Bufor ciepła — wygodne ogrzewanie tanimi paliwami

Duża becz­ka z wodą zdzi­ała w two­jej kotłowni więcej dobrego niż wymyślne sterown­i­ki i automaty­ka. Bufor ciepła to rozwiązanie proste jak budowa cepa, które spraw­ia, że pale­nie węglem i drewnem w byle “śmieci­uchu” sta­je się niemal tak czyste, efek­ty­wne i wygodne jak ogrze­wanie kotłem poda­jnikowym. Z tą różnicą, że sam kocioł i pali­wo są o wiele tańsze.

Bufory ciepła są powszech­nie stosowane w Europie. U nas pozosta­ją egzo­tyką — niesłusznie, bo takie urządze­nie przyniosło­by korzyś­ci w więk­szoś­ci domów ogrze­wanych węglem i drewnem. Zobaczmy więc, na jakiej zasadzie dzi­ała bufor ciepła, jak przed­staw­ia­ją się kosz­ty insta­lacji oraz zys­ki z jego stosowa­nia. Nie zabraknie też szczegółów praw­idłowej budowy zbiorni­ka buforowego. Infor­ma­c­je zostały pozyskane z kopal­ni wiedzy na tem­at buforów ciepła — wątku na forum Mura­to­ra Jak “to” się robi? — czyli bufor ciepła.

Jak działa bufor ciepła

Najważniejsza cecha bufo­ra ciepła to warst­wowy układ wody. Woda gorą­ca jest lże­jsza od zim­nej. Dlat­ego jeśli warst­wę wody gorącej umieś­ci się pon­ad warst­wą wody zim­nej, to taki układ zachowa się jak mieszan­i­na wody i oli­wy. Nie dojdzie do wymiesza­nia warstw, a woda gorą­ca nigdy nie ogrze­je wody zim­nej od góry, mimo że bezpośred­nio się styka­ją. Grzanie wody od góry przez kon­takt jest niewykon­alne. Dlat­ego właśnie pal­ni­ki na kuchenkach zna­j­du­ją się pod gar­nka­mi.

Schemat instalacji z buforem ciepła

Uproszc­zony schemat insta­lacji z buforem ciepła

Powyższy schemat przed­staw­ia ideę najprost­szego podłączenia bufo­ra ciepła w insta­lacji grzew­czej. Są tutaj dwa połąc­zone ale tem­per­atur­owo nieza­leżne obie­gi: kocioł-bufor oraz bufor-grze­jni­ki.
Kocioł pracu­jąc na pełnej mocy grze­je bufor do 80–90st.C. Grzanie trwa kil­ka godzin i w efek­cie cały zbiornik powinien zostać nagrzany do jak najwyższej tem­per­atu­ry. Na tym pra­ca kotła się kończy, a następ­ne roz­pale­nie będzie konieczne dopiero gdy cały zapas ciepła z bufo­ra zostanie wycz­er­pa­ny (zwyk­le od jed­nej doby do nawet tygod­nia, zależnie od pojem­noś­ci bufo­ra i pogody).

Bufor prze­chowu­je ciepło z niewielki­mi strata­mi i pozwala pobier­ać je w dowol­nych iloś­ci­ach dokład­nie wtedy, gdy jest potrzeb­ne. Na wyjś­ciu z bufo­ra na insta­lację mon­tu­je się najlepiej automaty­czny ter­mo­stat, który dawku­je ciepło w taki sposób, by utrzy­mać stałą tem­per­aturę w domu. Sterowanie grzaniem budynku sta­je się równie pre­cyzyjne jak przy ogrze­wa­niu gazowym czy elek­trycznym.

Dzię­ki warst­wowe­mu układ­owi wody nie jest konieczne nagrzanie całego bufo­ra do wysok­iej tem­per­atu­ry, aby móc pobier­ać z niego ciepło. Naj­goręt­sza woda zawsze zna­j­du­je się u góry zbiorni­ka.

Korzyści

Bufor ciepła to rozwiązanie, dzię­ki które­mu kocioł zasy­powy sta­je się czysty i mało wyma­ga­ją­cy w kwestii obsłu­gi — niemal jak kocioł poda­jnikowy, przy czym moż­na pal­ić dowol­nym (tan­im) pali­wem. Dokład­niejsza lista zalet:

  • czyste i efek­ty­wne spalanie — dzię­ki pra­cy kotła w okoli­cach mocy nom­i­nal­nej
  • bard­zo rzad­kie wiz­y­ty w kotłowni — roz­palanie w naj­gorszym razie raz na dobę, przy grza­niu CWU latem nawet raz na tydzień
  • wyrów­nana tem­per­atu­ra w domu — ciepło z bufo­ra uwal­ni­ane jest stop­niowo przez całą dobę

Bufor ciepła za pomocą najprost­szych środ­ków rozwiązu­je fun­da­men­talne bolącz­ki ogrze­wa­nia węglem i drewnem:

  • daje stały odbiór ciepła, dzię­ki czemu kocioł spala opał efek­ty­wnie zami­ast go “kisić” żeby w domu nie zro­biło się za gorą­co
  • umożli­wia bezprob­le­mową współpracę kotła z niskotem­per­atur­owym ogrze­waniem (podłogówka)

Ale bufor ciepła to coś więcej niż wspo­ma­ganie dla kotła na węgiel czy drewno. To domowy mag­a­zyn ciepła, mogą­cy łączyć w sobie funkc­je:

  • bojlera CWU
  • zbiorni­ka solarnego
  • prze­chowal­ni ciepła z prą­du w taniej tary­fie

Gro­madząc ciepło w jed­nym miejs­cu nie trze­ba kupować osob­nych zbiorników do każdego z tych celów i marnować miejsce na ich rozstaw­ie­nie. Prze­chowywanie gorącej wody w jed­nym, świet­nie zaizolowanym zbiorniku to także mniejsze straty energii, a więc niższe kosz­ty.

Zbiornik na bufor ciepła jest prosty i trwały. Prosty, bo wystar­czy czarna stal (odpowied­nio wzmoc­niona kon­strukc­ja). Trwały, bo w trak­cie pra­cy ma kon­takt jedynie z wodą kotłową. Nie doty­czy go prob­lem szy­bkiej korozji znany z bojlerów CWU.

Problemy

Główny minus bufo­ra ciepła to fakt, że zaj­mu­je on miejsce. Nowe, małe dom­ki są prze­ważnie pro­jek­towane w oder­wa­niu od real­iów (z myślą o ogrze­wa­niu gazem ziem­nym), więc kotłow­n­ia wys­tępu­je szczątkowo i ma wymi­ary kan­ci­apy na miotłę i wiadro. Co praw­da bufor moż­na postaw­ić w sąsied­nim pomieszcze­niu, ale wyma­ga to wykro­je­nia cen­nego metra kwadra­towego lokalu na ten cel.

Nie bez znaczenia jest też cena zbiorni­ka buforowego. Gotowy prosty zbiornik 1000l to koszt ok. 2000zł. Dodaj do tego wężown­icę solarną oraz CWU i cena rośnie do 4–5 tys. zł.
Na szczęś­cie cenę bufo­ra moż­na moc­no obniżyć kupu­jąc odpowied­ni zbiornik z odzysku lub zle­ca­jąc wyko­nanie lokalne­mu fach­manowi. Jed­nak biorąc pod uwagę wszys­tkie korzyś­ci z posi­ada­nia bufo­ra ciepła, nawet zakup gotowego zbiorni­ka zwraca się w kil­ka lat.

Fak­tem jest, że prze­chowywanie gorącej wody w buforze generu­je straty, ale w ostate­cznym bilan­sie zysków są one akcep­towalne. W dobrze zaizolowanym buforze tem­per­atu­ra wody powin­na spadać w tem­pie góra 2–3st.C/dobę dla 1000l (tj. ~1kWh). Nawet ta ilość ciepła nie idzie na marne, nie ucieka w próżnię, ale grze­je pośred­nio dom.

Pros­to­ta budowy i dzi­ała­nia bufo­ra ciepła nie oznacza, że budowa całoś­ci będzie try­wial­na. Potrze­ba min­i­mal­nego tech­nicznego i hydraulicznego oby­cia aby wykon­ać wszys­tko samemu lub konieczne będzie znalezie­nie fachow­ca, który o buforach ciepła słyszał i się na tym zna. Albo cho­ci­aż będzie w stanie skon­struować zbiornik czy insta­lację zgod­nie z instrukcją. Jeśli od hydrauli­ka usłyszysz: panie, po co panu taki duży bojler? — uciekaj czym prędzej.

Po zamon­towa­niu bufo­ra ciepła potrzeb­ne jest dużo więk­sze naczynie wzbior­cze — nawet do ok. 100l. To nie są duże kosz­ty, ale trze­ba znaleźć na nie miejsce, dlat­ego warto mieć to na uwadze. Więcej o tym w dal­szej częś­ci artykułu.

Kiedy stosować bufor ciepła?

Łatwiej powiedzieć, kiedy nie warto stosować bufo­ra ciepła:

  • w dużym, starym, nieo­cieplonym domu z pojem­ną insta­lacją grzew­czą i grze­jnika­mi pracu­ją­cy­mi na wyso­kich tem­per­at­u­rach — tam kocioł ma stały odbiór ciepła, a bufor wod­ny, aby mógł być użyteczny, musi­ał­by mieś­cić kil­ka ton wody
  • ogrze­wa­jąc dom gazem ziem­nym lub pel­letem — te rodza­je ogrze­wa­nia są świet­nie sterowalne i nie wyma­ga­ją prze­chowywa­nia energii na później

W każdym innym przy­pad­ku zas­tosowanie bufo­ra ciepła niesie wszech­stronne korzyś­ci. Są takie sytu­acje, gdzie bufor sta­je się wręcz niezbęd­ny, aby ogrze­wanie nie było pas­mem udręk:

  • kocioł zasy­powy w nowym domu — nawet najlep­sze kotły zasy­powe nie nada­ją się do samodziel­nego stosowa­nia w nowych domach. Nie potrafią efek­ty­wnie i czys­to grzać na tak nis­kich mocach, jakich wyma­ga­ją współczesne świet­nie ocieplone domy. A prawdzi­wa trage­dia zaczy­na się po wpię­ciu ich do insta­lacji z przewagą ogrze­wa­nia podło­gowego. Efek­tem tego wszys­tkiego jest smród, brud i życie zmarnowane w kotłowni. Pod­pię­cie bufo­ra ciepła lik­widu­je te prob­le­my.
  • ogrze­wanie podło­gowe — zakres tem­per­atur właś­ci­wy dla kotłów węglowych i dla ogrze­wa­nia podło­gowego kom­plet­nie się nie pokry­wa­ją, dlat­ego współpra­ca kotła zasy­powego i podłogów­ki to smolis­to-smrodli­wy kosz­mar. Aby pogodz­ić te dwa światy, konieczny jest bufor ciepła, który umożli­wi eko­nom­iczne spalanie w kotle na wyso­kich tem­per­at­u­rach i sta­bil­ną pracę podłogów­ki na odpowied­nio niskiej tem­per­aturze zasi­la­nia.
  • kocioł zga­zowu­ją­cy drewno — kotły te są przys­tosowane do pra­cy wyłącznie z pełną mocą. Oczy­wiś­cie Polakowi — dum­ne­mu potomkowi Sar­matów — nikt nie będzie nakazy­wał mon­tażu bufo­ra do takiego kotła! Dlat­ego nie brak takich, którzy kiszą w nich drewno jak w starym “śmieci­uchu”, a potem płaczą, że to zgniło, tam­to zalane smołą, a z kotła sito po trzech lat­ach.

Ile można zyskać?

Praw­idłowo dobrany mocą i właś­ci­wie obsługi­wany kocioł zasy­powy osią­ga śred­nioroczną sprawność grza­nia ok. 50%. Niewłaś­ci­wy sposób pale­nia, brak czyszczenia, zbyt duża moc nom­i­nal­na, zbyt mała powierzch­nia wymi­en­ni­ka — wszys­tko to może spraw­ić, że sprawność spad­nie na łeb w oko­lice 30% jeśli nie niżej.

Kocioł współpracu­ją­cy z buforem ciepła nie osiąg­nie na pewno sprawnoś­ci podawanej w fold­er­ach reklam­owych, ale real­isty­cznie moż­na oczeki­wać okolic 70%, ponieważ będzie pra­cow­ał z pełną mocą, spala­jąc w nad­mi­arze powi­etrza i w wyso­kich tem­per­at­u­rach. Dzię­ki temu nie będzie zaras­tał sadzą, odbierze tyle ciepła na ile pozwala mu wymi­en­nik. Straty będą się brały tylko z roz­pala­nia i wygasza­nia (gdy na rusz­cie zostanie jeszcze reszt­ka opału, ale nie będzie już w stanie dogrzać bufo­ra).

Kwestie strategiczne

Jaka pojemność bufora?

Im więk­szy bufor tym lep­iej, oczy­wiś­cie w grani­cach rozsąd­ku i możli­woś­ci. Sen­sow­na pojem­ność dla prze­cięt­nego budynku (ok. 150m2) to 1000–2000l. Pojem­ność bufo­ra ciepła należy ustal­ić w odniesie­niu do zapotrze­bowa­nia budynku na ciepło. Jeśli to możli­we, najlepiej wyliczyć pojem­ność tak, aby nawet w okre­sie najwięk­szych mrozów ład­owanie bufo­ra odby­wało się w naj­gorszym razie co 24 godziny.

  • ustal z grub­sza maksy­malne zapotrze­bowanie na moc grzew­czą two­jego domu jed­ną z dostęp­nych metod. Załóżmy, że wychodzi 5kW.
  • pom­nóż tę liczbę przez 24h — otrzy­mu­jesz 120kWh czyli maksy­malne dobowe zuży­cie ciepła i taką pojem­ność cieplną powinien mieć bufor, aby w naj­gorszym razie roz­palanie w kotle przy­padało raz na dobę
  • na pod­staw­ie ciepła właś­ci­wego wody wiado­mo, że 1000l  wody pod­grzane o 60 stop­ni (od 30st.C do 90st.C) prze­chowa ok. 65kWh energii (odlicza­jąc już z grub­sza straty). Widać więc, że aby pomieś­cić ok. 120kWh, potrzeb­ne będzie niemal 2000l wody
  • ilość ciepła możli­wa do zmagazynowana i ode­bra­nia z 1000l wody będzie zależeć od maksy­mal­nej tem­per­atu­ry wody w buforze oraz od min­i­mal­nej użytecznej tem­per­atu­ry wody, jaka jest w stanie ogrzać budynek. Punkt wyżej przyję­to dość optymisty­czne założe­nie, że są to odpowied­nio 90st.C oraz 30st.C; warto grzać bufor do 90st.C, ale wyma­ga to też solid­nej jego izo­lacji; nato­mi­ast “dol­na grani­ca użytecznoś­ci” wody zależy od rodza­ju insta­lacji grzew­czej: najlepiej spisze się ogrze­wanie podło­gowe, które wodą o tem­per­aturze 30st.C nadal będzie grza­ło budynek, pod­czas gdy insta­lac­ja grze­jnikowa (zależnie jak jest zwymi­arowana) może odd­awać za małą moc już przy zasi­la­niu wodą o tem­per­aturze 40st.C a w mrozy nawet 45–50st.C może być zbyt mało (zależy od wymi­arowa­nia grze­jników). Im mniejszy jest zakres między dwoma w/w tem­per­at­u­ra­mi, tym mniejsza jest pojem­ność cieplna bufo­ra i tym więk­sza musi być jego pojem­ność.
  • gdy z bufo­ra ma być także grzana CWU, siłą rzeczy szy­b­ciej się on rozładu­je. Moż­na to zaak­cep­tować i ład­ować go nieco częś­ciej albo zwięk­szyć jego pojem­ność. O ile? CWU grze­je się najwyżej do 55st.C, więc wzglę­dem wody kra­nowej to ~45 stop­ni różni­cy. Zagrzanie 100l CWU pochłonie ok. 4,5kWh. Tyle energii zgro­mad­zone jest w raptem 70 litra­ch gorącej wody w buforze. Ale wężown­i­ca CWU nie jest w stanie wyciągnąć tej energii w całoś­ci, dlat­ego bez­pieczniej założyć sto­sunek co najm­niej 1:1, czyli do zagrza­nia każdych 100l CWU potrzeb­ne będzie min. 100l pojem­noś­ci bufo­ra.

Jeśli tak wylic­zona pojem­ność to za dużo (brak miejs­ca lub za dro­gi zbiornik), to bufor może być mniejszy, np. 1000l w w/w przy­pad­ku, co oznacza, że do okolic zera zgro­madzi ciepło potrzeb­ne na co najm­niej 24 godziny, a w cza­sie mrozów w naj­gorszym przy­pad­ku ład­ować go będzie trze­ba co 12 godzin. Mniejszy bufor wciąż ma tę zaletę co duży: moż­na haj­cow­ać na pełnej mocy otrzy­mu­jąc sumarycznie więcej energii z tej samej iloś­ci pali­wa. Skra­ca się jed­nak czas rozład­owa­nia bufo­ra.

Wybór zbiornika

Najłatwiej kupić gotowy zbiornik przez­nac­zony pod bufor ciepła. Najprost­szy 1000-litrowy to koszt ok. 2000–2500zł. Powinien on wyglą­dać jak na zdję­ciu poniżej: po 4 wyprowadzenia 6/4 cala na czterech poziomach dla zasi­la­nia bufo­ra oraz dla poboru ciepła. Ten aku­rat zbiornik nie ma żad­nych wężown­ic w środ­ku. Dopó­ki do bufo­ra nie pod­pinasz grza­nia CWU albo solarów — żad­na wężown­i­ca nie jest potrzeb­na. Gotowy zbiornik z dwiema wężown­i­ca­mi (solarną oraz dla CWU) będzie kosz­tował co najm­niej 4–5 tys. zł.

Gotowy zbiornik pod bufor ciepła. Fot. husky03, elektroda.pl

Gotowy zbiornik pod bufor ciepła — po lewej goły, po prawej w ocieple­niu. Fot. husky03, elektroda.pl

Głównym manka­mentem gotowego zbiorni­ka może być dość kiep­skie fab­ryczne ocieple­nie. Ten ele­ment najlepiej wykon­ać porząd­nie samemu by był jak najlep­szy, bo przekła­da się to na czas “trzy­ma­nia ciepła” przez bufor.

Zbiornik z wężown­i­ca­mi jest już dość dro­gi. Tańsza opc­ja to zakup dowol­nego zbiorni­ka i samodziel­na prz­erób­ka na bufor ciepła. Konieczne będą umiejęt­noś­ci spawal­nicze lub zlece­nie zada­nia fachow­cowi, ale final­ny koszt i tak będzie znacznie niższy niż cena gotowego zbiorni­ka.

Jaki zbiornik nada się na bufor:

  • ze zwykłej czarnej stali min. 3mm gruboś­ci
  • niesko­rodowany w stop­niu zagraża­ją­cym wytrzy­małoś­ci
  • względ­nie czysty w środ­ku
  • musi być bardziej dłu­gi jak sze­ro­ki i da się ustaw­ić w pio­nie
Zbiornik w sam raz na bufor ciepła. Fot. xrafaladam, elektroda.pl

Zbior­niczek w sam raz na bufor ciepła. Fot. xrafal­adam, elektroda.pl

Bufor koniecznie musi być pio­nowym zbiornikiem, bo tylko wtedy utrzy­mu­je się rozwarst­wie­nie wody o różnych tem­per­at­u­rach, które jest istotą dzi­ała­nia bufo­ra. Najprak­ty­czniejszy i najtr­wal­szy ksz­tałt zbiorni­ka to walec. Jeśli trze­ba oszczędzać miejsce, moż­na użyć prostopadłoś­cianu – tutaj przykład prostopadłoś­ci­en­nego bufo­ra, może nawet prze­sad­nie “uzbro­jonego”. Wbrew intu­icji te parę ton wody nie napiera aż tak moc­no włas­nym ciężarem, by prostopadłoś­cian z kilku­milimetrowej blachy miał się łat­wo wyoblić.

Przed zaku­pem lub wyko­naniem zbiorni­ka trze­ba pamię­tać, że musi on jakoś wejść do kotłowni. To oznacza, że bez ocieple­nia nie może być szer­szy niż drzwi przez które trze­ba go będzie wnieść (zwyk­le 70–90cm).

Wybór kotła

Kocioł zasy­powy do współpra­cy z buforem musi być poprawnej kon­strukcji kotłem górnego lub dol­nego spala­nia. Będzie pra­cow­ał ze stałą, wysoką mocą, dlat­ego zbędne sta­je się jakiekol­wiek sterowanie kotłem bardziej wyrafi­nowane niż klap­ka i śrub­ka.

Zasady doboru mocy kotła do potrzeb budynku przy zas­tosowa­niu bufo­ra ciepła przes­ta­ją obow­iązy­wać, bo nie grze­je­my już wprost budynku, ale wielką beczkę z wodą. Dlat­ego moc kotła może być niemal dowol­nie wyso­ka. Ogranicze­niem jest nie tyle moc kotła co raczej obję­tość zasy­pu. Ilość pali­wa musi być tak dobrana, aby ilość wyt­wor­zonego ciepła nie przekroczyła pojem­noś­ci cieplnej bufo­ra.

Bez prob­le­mu moż­na zas­tosować kocioł o mocy 20–30kW a nawet więk­szej. Taki wiel­ki kocioł może być o wiele tańszy niż moce niższe. Być może w pob­liskim sklepie zale­ga 30-kilo­wa­towy potwór, którego nie udało się niko­mu wcis­nąć i sprzedaw­ca odda go za śmieszne pieniądze? A może na lokalnym ser­wisie ogłoszeniowym ktoś chce się pozbyć za grosze moc­no przewymi­arowanego kotła, który wykończył go ner­wowo?

Bufor z kotłem podajnikowym?

Pod­pię­cie kotła poda­jnikowego pod bufor ciepła ma umi­arkowany sens. Sprawność kotła poda­jnikowego utrzy­mu­je się na wysokim poziomie w sze­rokim zakre­sie obciąże­nia, a znaczą­co spa­da dopiero przy pra­cy poniżej 30% mocy nom­i­nal­nej. Sprawa może być warta rozważe­nia jedynie w wysoce ener­gooszczęd­nych domach, w których prze­cięt­nie kocioł poda­jnikowy pra­cow­ał­by z mocą 2–3kW czyli poniżej 30% mocy nom­i­nal­nej najm­niejszych mod­eli.

Zagrzanie bufo­ra przez kocioł poda­jnikowy to żaden prob­lem. Gorsze jest to, co potem. Kocioł musi prze­jść w podtrzy­manie do cza­su, aż bufor choć trochę się rozładu­je. Podtrzy­manie będzie więc zjadać zysk z pra­cy z wysoką mocą. Ale mimo wszys­tko podtrzy­manie może być lep­sze niż pra­ca z mocą 2–3kW, która z uwa­gi na niską tem­per­aturę spalin może powodować prob­le­my z kon­den­sacją wilgo­ci w kominie.

Jakie paliwo

Tylko rodzaj kotła i wygo­da palacza są ogranicze­niem dla rodza­ju pali­wa. Moż­na pal­ić wszys­tkim, co jest tanie i dostęp­ne, a spalać to czys­to, efek­ty­wnie i wygod­nie.

Oczy­wiś­cie im pali­wo bardziej kalo­ryczne, tym mniejsza ilość będzie potrzeb­na do nagrza­nia bufo­ra i zajmie ono mniejszą obję­tość. W przy­pad­ku mało kalo­rycznych, drob­nych paliw jak odpady drew­ni­ane jeden zasyp może nie wystar­czyć do naład­owa­nia bufo­ra, dlat­ego wybier­a­jąc moc kotła i jego pojem­ność zasy­pową, trze­ba wziąć pod uwagę także rodza­je paliw, jakie zamierza się stosować.

Budowa instalacji z buforem ciepła

O stop­niu skom­p­likowa­nia insta­lacji z buforem ciepła i wewnętrznej budowy samego bufo­ra decy­du­ją rodza­je i ilość źródeł ciepła, z jakich będzie on zasi­lany.

Ładowanie bufora przez kocioł zasypowy

Grawitacja

Do ład­owa­nia bufo­ra moż­na zas­tosować kil­ka rozwiązań o różnym stop­niu skom­p­likowa­nia. Nic nie stoi na przeszkodzie, by grzać bufor graw­ita­cyjnie.

Najprostszy grawitacyjny układ ładowania bufora ciepła

Najprost­szy graw­ita­cyjny układ ład­owa­nia bufo­ra ciepła

Jedynym warunk­iem dzi­ała­nia takiego układu jest aby wlot do bufo­ra zna­j­dował się wyżej niż wylot z kotła. Jed­nak taki prosty układ ma kil­ka wad:

  • zim­ny powrót — przez dość dłu­gi czas po roz­pale­niu woda na powro­cie do kotła będzie miała bard­zo niską tem­per­aturę. Cho­ci­aż tutaj sytu­ac­ja z ochroną powro­tu jest nieco inna niż w kotle grze­ją­cym budynek wprost. Kocioł grze­jąc bufor nie ma momen­tów przesto­ju — cały czas pracu­je i to z dużą mocą, a więc prze­ciąg w kanałach spali­nowych utrud­nia kon­den­sację groźnych skład­ników spalin na wymi­en­niku. Dlat­ego zim­ny powrót nie jest aż tak groźny, choć zawsze lep­iej dmuchać na zimne.
  • stop­niowe nagrze­wanie — graw­itac­ja będzie wysysać ciepłą wodę z kotła jak tylko zdoła się ona nieco pod­grzać, dlat­ego bufor nie zostanie od razu naład­owany do 80–90st.C, lecz najpierw cała obję­tość bufo­ra będzie musi­ała przepłynąć przez kocioł kil­ka razy, za każdym razem będąc stop­niowo pod­grze­wana coraz bardziej. Jak szy­bko woda osiąg­nie wysoką tem­per­aturę, to zależy od aktu­al­nej mocy kotła.
  • cofanie się ciepłej wody do kotła po jego wygasze­niu — co powodu­je ucieczkę ciepła z bufo­ra, czyli jego niele­galne rozład­owanie

Prob­le­mu zim­nego powro­tu nie da się rozwiązać przy napędzie graw­ita­cyjnym, ponieważ bez pompy nie jest możli­we wyko­nanie pod­miesza­nia gorącej wody z zasi­la­nia na powrót.
Podob­nie sprawy stop­niowego nagrze­wa­nia nie moż­na się całkowicie pozbyć, bo pręd­kość przepły­wu graw­ita­cyjnego reg­u­lu­je się sama i jeśli aktu­al­nie kocioł nie osią­ga mocy pozwala­jącej na zagrzanie wody od 20st.C do 80st.C (a trze­ba by ze 40kW), to woda zostanie pod­grzana o kilka­naś­cie stop­ni i powę­dru­je do bufo­ra. Nie ma możli­woś­ci spowol­nienia jej przepły­wu, aby zdążyła się nagrzać bardziej.

Chcąc ład­ować bufor graw­ita­cyjnie, z wyżej wymieniony­mi minusa­mi trze­ba się pogodz­ić. Nato­mi­ast moż­na i da się zapo­biec ucieczce ciepła do kotła. Są na to co najm­niej dwa sposo­by:

  • zawór zwrot­ny klapowy
  • zasy­fonowanie rury zasi­la­nia

Rozwiązanie z zaworem klapowym jest proste i skuteczne, a do tego dzi­ała od razu. Wystar­czy wstaw­ić taki zawór na powro­cie do kotła, a zabloku­je on dzi­ałanie graw­ita­cyjnego obiegu w niepożą­danym kierunku (do kotła) pozostaw­ia­jąc przy tym możli­wość pra­cy graw­itacji w kierunku właś­ci­wym.

Grawitacyjny układ ładowania bufora z klapowym zaworem zwrotnym

Graw­ita­cyjny układ ład­owa­nia bufo­ra z klapowym zaworem zwrot­nym — stan po wygasze­niu kotła, zawór zamknię­ty

Alter­naty­wnie moż­na wyko­rzys­tać prawa hydrostaty­ki do zablokowa­nia uciecz­ki ciepła do kotła przez zasy­fonowanie rury zasi­la­nia. Rysunek poniżej przed­staw­ia układ w stanie ustalonym, w którym przepływ zosta­je zablokowany.

Zasyfonowanie rury zasilania zapobiegające grzaniu kotła przez bufor (rys. Nilsan)

Zasy­fonowanie rury zasi­la­nia zapo­b­ie­ga­jące grza­niu kotła przez bufor (rys. Nil­san)

Rozwiązanie ma jeden minus: część gorącej wody musi cofnąć się z bufo­ra aby syfon zaczął dzi­ałać i przepływ został zatrzy­many. Poza tym takie prowadze­nie rury zasi­la­nia stwarza też trud­noś­ci dla uru­chomienia przepły­wu graw­ita­cyjnego we właś­ci­wym kierunku w trak­cie roz­pala­nia. Tutaj są dostęp­ne szczegóły tego rozwiąza­nia, łącznie z wyliczeni­a­mi zasady dzi­ała­nia.

Pompa

Układ pom­powy jest nieco bardziej skom­p­likowany, ale za to rozwiązu­je niedo­god­noś­ci wys­tępu­jące przy graw­itacji. Oczy­wiś­cie pod warunk­iem, że się go właś­ci­wie wykona.

Dobry przykład moż­na znaleźć na stron­ie Kalvisa (schemat poniżej). W układzie ład­owa­nia bufo­ra zna­j­du­je się pom­pa oraz zawór ter­mostaty­czny zapew­ni­a­ją­cy ochronę powro­tu.

Schemat układu pompowego ładowania bufora ciepła zaczerpnięty ze strony Kalvisa

Schemat układu z ład­owaniem bufo­ra ciepła w insta­lacji pom­powej, zacz­erp­nię­ty ze strony Kalvisa

Jak to dzi­ała? Kocioł ma swój krót­ki obieg, którego tem­per­aturę usta­la się reg­u­lowanym trój­drożnym zaworem ter­mostaty­cznym umieszc­zonym na powro­cie kotła. Woda w tym obiegu jest zawracana do kotła póki nie osiąg­nie ustaw­ionej na w/w zaworze tem­per­atu­ry. Dopiero wtedy zasi­la bufor. Elimin­u­je się tym sposobem prob­lem zim­nego powro­tu oraz pod­nosi tem­per­aturę ład­owa­nia bufo­ra. Fizy­ki się nie oszu­ka — ład­owanie na graw­itacji przy takiej samej mocy kotła zajęło­by taki sam czas, ale tem­per­atu­ra wody rosła­by stop­niowo. Rozwiązanie z krótkim obiegiem pozwala od razu ład­ować bufor wodą o wysok­iej tem­per­aturze, a uwarst­wie­nie bufo­ra spraw­ia, że od razu moż­na z tej wody korzys­tać.

Urządze­niem typu wszys­tko-w-jed­nym real­izu­ją­cym łatwe połącze­nie kotła z buforem jest lad­do­mat. Łączy on w sobie pom­pę, zawory odci­na­jące i ter­mostaty­czną reg­u­lację przepły­wu a także zapew­nia zawsze min­i­mal­ny graw­ita­cyjny przepływ na wypadek braku prą­du.

Zasa­da dzi­ała­nia jest podob­na jak insta­lacji ze schematu powyżej, tyle że wszys­tkie istotne podze­społy zmon­towane są w jed­nym kor­pusie. Woda z krótkiego obiegu wędru­je do bufo­ra dopiero po przekrocze­niu ustalonej tem­per­atu­ry. Reg­u­lac­ja tej tem­per­atu­ry odby­wa się za pomocą wkładek ter­mostaty­cznych o określonej tem­per­aturze otwar­cia. Dostęp­ne są wkład­ki dla 53st.C, 63st.C, 72st.C, 78st.C oraz 83st.C.

Schemat instalacji z laddomatem, rys. budkompleks.com

Schemat insta­lacji z lad­do­matem, rys. budkompleks.com

Lad­do­mat nie jest jed­nak urządze­niem ide­al­nym. Pier­wszym manka­mentem jest jego cena: ok. 1000zł + ok. 100zł za jed­ną wkład­kę ter­mostaty­czną. Poza tym niekoniecznie załatwia on wszys­tkie prob­le­my. Ponieważ zachowana zosta­je możli­wość awaryjnej pra­cy układu na graw­itacji, nie ma tutaj możli­woś­ci dowol­nego wyreg­u­lowa­nia przepły­wu wody przez kocioł. A była­by to rzecz przy­dat­na, bo zbyt mały przepływ to sła­by odbiór ciepła z kotła i niepotrzeb­nie wydłużone ład­owanie bufo­ra, zaś przepływ zbyt duży — smole­nie kotła.

Układ dzi­ała­ją­cy jak lad­do­mat (tyle że lep­iej) przed­staw­ił nil­san na forum Mura­to­ra.

asdf

Schemat insta­lacji lep­iej real­izu­ją­cy funkc­je lad­do­matu, autor: nil­san

Tak dzi­ałanie układu opisu­je autor schematu:

Pod­czas rozruchu kotła przy zim­nym buforze rozpoczy­na się pro­ces jego ład­owa­nia na drodze graw­ita­cyjnej poprzez zawór zwrot­ny klapowy ZZK. Po osiąg­nię­ciu tem­per­atu­ry zadanej np. 60*C na czu­jniku CTW, uruchami­ana jest pom­pa obiegu kotłowego. Różni­ca ciśnień na zaworze ZZK wywołana pracą pompy, powodu­je jego zamknię­cie i rozpoczy­na się pro­ces wymus­zonego ład­owa­nia bufo­ra pom­pą kotłową.
Ponieważ tem­per­atu­ra mier­zona na powro­cie do kotła za pomocą sondy głow­icy ter­mostaty­cznej z kapi­larą zaworu ZT jest w tej sytu­acji niższa od tem­per­atu­ry zadanej 40*C, to zawór ZT jest w pełni otwarty. Część gorącej wody z prze­wodu zasi­la­nia jest zawracana poprzez zawór ZT w kierunku do prze­wodu powrot­nego w obiegu z pom­pą, w której następu­je jej zmieszanie z chłod­ną wodą powraca­jącą z bufo­ra.
W miarę zbliża­nia się tem­per­atu­ry na powro­cie do kotła do tem­per­atu­ry zadanej na głow­icy ter­mostaty­cznej zaworu ZT, zawór zacznie się przymykać, a po jej przekrocze­niu nastąpi jego całkowite zamknię­cie. W ten sposób jest real­i­zowana funkc­ja ochrony powro­tu kotła.
Za pomocą zaworu reg­u­la­cyjnego ZR reg­u­lu­je­my punkt pra­cy pompy kotłowej ze stałą charak­terystyką, dos­tosowu­jąc za jego pomocą wielkość przepły­wu wody przez kocioł do jego mocy.
Pom­pa jest zamon­towana w układzie zasy­fonowa­nia, który zapo­b­ie­ga rozład­owywa­niu się bufo­ra poprzez kocioł, pomi­mo braku za nią zaworu zwrot­nego. Podob­ną funkcję pełni zawór ZZK.

Budowa wewnętrzna bufora

Ilość potrzeb­nych przyłączy w buforze ciepła zależy od tego, ile źródeł ciepła i odbiorników zamierza­my w nim połączyć. Pod­sta­wowa wer­s­ja łączą­ca kocioł oraz grze­jni­ki i/lub podłogówkę wyma­ga tak naprawdę pustej becz­ki z cztere­ma przyłącza­mi (nie licząc odpowi­etrzenia i spus­tu wody).

Najprostszy bufor ciepła zasilany tylko z kotła, z odbiorem ciepła przez grzejniki

Najprost­szy bufor ciepła zasi­lany tylko z kotła, z odbiorem ciepła przez grze­jni­ki

Taki bufor moż­na kupić w każdym sklepie z bufora­mi. Skoczmy od razu na głęboką wodę po przy­padek łączą­cy chy­ba wszys­tkie możli­we źródła ciepła i sposo­by jego odbioru. Jest to delikat­nie zmieniona w kwestii grza­nia CWU wer­s­ja pro­jek­tu autorstwa adam_mk, który opisał andstach1 w tym artykule opisu­ją­cym budowę bufo­ra ciepła.

Bufor ciepła łączący wiele źródeł ciepła i odbiorników

Bufor ciepła łączą­cy wiele źródeł ciepła i odbiorników wg pro­jek­tu adam_mk

Powyższy pro­jekt bufo­ra łączy w sobie następu­jące źródła ciepła:

  • kocioł — dostar­cza naj­goręt­szą wodę, dlat­ego przyłącze zasi­la­nia zna­j­du­je się u góry, a powrót na dole, aby możli­we było zagrzanie kotłem całej obję­toś­ci bufo­ra
  • solary — wężown­i­ca powin­na znaleźć się jak najniżej, gdyż kolek­to­ry dzi­ała­ją tym efek­ty­wniej im zimniejszą wodę grze­ją. Niety­powy układ wężown­i­cy moty­wowany jest chę­cią zwięk­szenia jej sprawnoś­ci. Stru­ga ciepłej wody znad każdego zwo­ju wężown­i­cy nie omy­wa tutaj zwo­jów położonych wyżej (jak to ma miejsce w wężown­i­cach cylindrycznych, przez co efek­ty­wność wymi­any ciepła wyższych zwo­jów zosta­je upośled­zona). Pon­ad­to wężown­i­ca solar­na nakry­ta jest ścię­tym stożkiem z cienkiej (~1mm) czarnej blachy, który kieru­je strugę gorącej wody pio­nowo w górę. Ogranicza to mieszanie gorącej wody z solarów z warst­wa­mi pośred­ni­mi.
  • grza­ł­ka elek­trycz­na — sen­sownym sposobem na grzanie bufo­ra jest uży­cie grza­ł­ki elek­trycznej, najlepiej trój­fa­zowej, uruchami­anej w taniej tary­fie noc­nej. Moż­na z tego zro­bić pod­sta­wowy sposób ogrze­wa­nia, ale grza­ł­ka przy­da się także jako awaryjny (albo po pros­tu wygod­ny) sposób grza­nia gdy nie ma słoń­ca a nie chce się roz­palać w kotle. Grza­ł­ka zna­j­du­je się pod wężown­icą solarną, więc również będzie korzys­tać z “lej­ka”.
  • pom­pa ciepła — zasi­lanie z pompy ciepła nie powin­no zna­j­dować się wyżej jak w połowie bufo­ra, ponieważ tem­per­atu­ra wody z pompy ciepła to 35–60st. Dlat­ego woda z pompy ciepła — zależnie od jej tem­per­atu­ry i stop­nia naład­owa­nia bufo­ra — raz będzie wędrowała w górę, raz w dół. Stąd taka kon­strukc­ja rozprowadza­ją­ca wodę z zasi­la­nia pompy ciepła w buforze. Umożli­wia ona kierowanie jej zarówno do góry jak i na dół, a przelot przez środek powinien mieć więk­szą śred­nicę niż “lejek” solarny. W ten sposób stru­gi ciepłej wody z solarów i z pompy ciepła nie będą się wza­jem­nie zakłó­cać.

Odbiornika­mi ciepła są:

  • grze­jni­ki i/lub podłogówka — zasi­lanie umieszc­zone jest w najwyższej częś­ci zbiorni­ka, nato­mi­ast powrót powinien być nieco powyżej lej­ka solarnego, ponieważ tem­per­atu­ra wody powraca­jącej z grze­jników zwyk­le będzie wyższa niż tem­per­atu­ra dna zbiorni­ka (10–20st.C)
  • wężown­i­ca CWU — służy do przepły­wowego grza­nia ciepłej wody użytkowej. Zasady jej budowy zostaną omówione osob­no.

Przyłącza zasi­la­nia i powro­tu powin­ny być zakońc­zone wewnątrz bufo­ra kolana­mi 90 stop­ni ustaw­iony­mi tak, aby woda pobier­ana i odprowadzana przez źródła ciepła oraz odbiorni­ki powodowała ruch wirowy całej obję­toś­ci w jed­nym kierunku. Takie zachowanie wspo­ma­ga uwarst­wie­nie wody w buforze.

asdf

Kierunek ruchu wirowego powinien być prze­ci­wny do kierunku ruchu wskazówek zegara (ma to jak­iś związek z efek­tem Cori­olisa).

Kiedy potrzebna wężownica

Kiedy tylko się da, należy unikać stosowa­nia wężown­ic. To niepotrzeb­ny wydatek, prob­lem wykon­aw­czy i kole­jny wymi­en­nik, który z natu­ry ma mniejszą efek­ty­wność niż bezpośred­ni przepływ wody.

Wężown­i­ca potrzeb­na jest tylko tam, gdzie dwa układy bezwzględ­nie muszą być rozdzielone:

  • dla grza­nia CWU
  • dla solarów

Kocioł, grze­jni­ki, podłogówkę należy połączyć w jed­nym układzie. Jeśli grze­jni­ki wyma­ga­ją układu zamkniętego, to najlepiej cały bufor wraz z kotłem także zamon­tować w układzie zamknię­tym (jeśli kocioł jest do tego fab­rycznie przy­go­towany, z wyma­gany­mi zabez­pieczeni­a­mi!)

Wężownica solarna i “lejek”

Jak było wyżej wspom­ni­ane, stożkowa budowa wężown­i­cy solarnej ma na celu zwięk­sze­nie efek­ty­wnoś­ci wymi­any ciepła. Przykład­owe wyko­nanie takiej wężown­i­cy na zdję­ciu poniżej.

Przykład wykonania wężownicy solarnej. Fot. olorider

Przykład wyko­na­nia wężown­i­cy solarnej. Fot. olorid­er

Do wyko­na­nia wężown­i­cy solarnej potrze­ba ok. 25mb rury miedzianej fi 15mm. Miedź to najlep­sza opc­ja, ponieważ świet­nie odd­a­je ciepło. Wężown­i­ca wyko­nana ze stali musi­ała­by być parę razy dłuższa. Zami­ast miedzi sto­su­je się też kar­bowaną rurę ze stali nierdzewnej. Ma ona nieporów­nanie więk­szą powierzch­nię wymi­any, jed­nak jest równie dro­ga co rura miedziana i trud­niejsza w obróbce (bard­zo cien­ka — trud­no zwinąć, trud­no spawać, łączenia wykonu­je się spec­jal­ny­mi złączka­mi).

Do kom­ple­tu dochodzi stożek sku­pi­a­ją­cy strugę z wężown­i­cy solarnej. Może być też wyko­nany z przedłuże­niem, co czyni z niego coś w rodza­ju odwró­conego lej­ka. Przykład wyko­na­nia poniżej. Warto zauważyć, że pio­nowa rura ma podłużne nacię­cia na całej dłu­goś­ci — nie musi i nie powin­na być szczel­na.

Lejek solarny. Fot. jkr80

Przykład­owe wyko­nanie lej­ka solarnego. Fot. jkr80

Zasilanie instalacji grzewczej z bufora ciepła

Chcąc pobier­ać ciepło z bufo­ra, trze­ba najpierw obniżyć tem­per­aturę wody do wyma­ganej przez grze­jni­ki czy ogrze­wanie podło­gowe. Tę funkcję bez prob­le­mu spełni trój­drożny zawór miesza­ją­cy. Do tego koniecz­na będzie pom­pa zapew­ni­a­ją­ca obieg w insta­lacji grzew­czej.

Zasi­lanie z bufo­ra daje wyśmien­ite możli­woś­ci reg­u­lacji, dlat­ego najlepiej zas­tosować tutaj automaty­czny reg­u­la­tor, który będzie w stanie sterować:

  • pracą i wyda­jnoś­cią pompy obiegowej
  • tem­per­aturą wody nastaw­ioną na zaworze ter­mostaty­cznym

co w efek­cie da bard­zo dokład­ną kon­trolę nad tem­per­aturą w domu, łącznie z możli­woś­cią sterowa­nia pogodowego (co tylko sterown­ik będzie potrafił).

Schemat układu odbierającego ciepło z bufora na potrzeby ogrzewania budynku

Schemat układu odbier­a­jącego ciepło z bufo­ra na potrze­by ogrze­wa­nia budynku

Najlepiej, gdy tem­per­atu­ra potrzeb­na na grze­jnikach do efek­ty­wnego grza­nia jest jak najniższa. Wydłuża to możli­wość korzys­ta­nia z ciepła zebranego w buforze. Przykład­owo grze­jni­ki zasi­lane wodą o tem­per­aturze 60st.C dość szy­bko schłodzą cały bufor z 85st.C np. do 40st.C. Wodę o tej tem­per­aturze moż­na dalej tłoczyć w grze­jni­ki, ale ich moc grzew­cza będzie już niższa niż przy zasi­la­niu gorącą wodą.

Dlat­ego najlep­szy­mi odbiornika­mi ciepła są grze­jni­ki niskotem­per­atur­owe — jak podłogówka, która osią­ga wyma­ganą moc grzew­czą przy bard­zo niskiej tem­per­aturze zasi­la­nia (do 35st.C). Sprawdzą się także nieco przewymi­arowane grze­jni­ki (dobrane pod zasi­lanie max. 55st.C). Stare grze­jni­ki żeli­wne dobrane pod zasi­lanie 80st.C mogą się okazać za małe, chy­ba że budynek został w między­cza­sie docieplony i ter­az te same grze­jni­ki odd­a­ją wyma­ganą moc cieplną daleko poniżej 60st.C.

Zmiany w instalacji CO po dodaniu bufora ciepła

Dodanie bufo­ra ciepła do ist­niejącej insta­lacji grzew­czej nie wymusza więk­szych zmi­an poza kotłown­ią. Ale jed­no, co koniecznie trze­ba zmienić to naczynie wzbior­cze (w układzie otwartym) lub naczynie przeponowe (w układzie zamknię­tym). Ter­az muszą one być duu­użo więk­sze!

Im więcej wody w układzie, tym więk­sze iloś­ciowo są zmi­any jej obję­toś­ci w trak­cie pod­grze­wa­nia. Normy stanow­ią, by naczynie wzbior­cze w układzie otwartym miało pojem­ność 4 — 6% obję­toś­ci wody w insta­lacji. Insta­lac­ja bez bufo­ra ciepła mieś­ci powiedzmy ok. 200l wody, więc wystar­czy naczynie o pojem­noś­ci 8 — 12l.

Ale co się dzieje, gdy podep­niemy bufor o pojem­noś­ci 1000l? Łącz­na pojem­ność insta­lacji wynosi już 1200l, czyli naczynie wzbior­cze musi mieć pojem­ność 48 — 72l.

Grzanie CWU z bufora

Bufor ciepła sza­le­nie ułatwia życie jeśli chodzi o przy­go­towanie ciepłej wody użytkowej (CWU):

  • nie trze­ba kupować osob­ne­go bojlera dla CWU, który co kil­ka lat wyma­ga wymi­any ze wzglę­du na korozję (powodowaną przez stały napływ świeżej, natle­nionej wody).
  • CWU grzana jest przepły­wowo — zni­ka prob­lem legionel­li
  • latem nagrzanie bufo­ra kotłem do peł­na zapewni ciepłą wodę na ład­nych kil­ka dni

Grzanie CWU z bufo­ra ciepła odby­wa się za pośred­nictwem wężown­i­cy, przez którą przepły­wa zim­na woda pit­na i nagrze­wa się od gorącej wody w buforze. Na ile dobrze to będzie dzi­ałało, zależy przede wszys­tkim od powierzch­ni wężown­i­cy. Im jest ona więk­sza, tym wyższą tem­per­aturę CWU moż­na uzyskać już przy niższej tem­per­aturze wody w buforze.

Poniżej przykład wyko­na­nia wężown­i­cy CWU z miedzi. Śred­ni­ca zwo­ju to ok. 3/4 śred­ni­cy bufo­ra. Zwo­je zagęszcza­ją się ku górze zbiorni­ka (góra wężown­i­cy zna­j­du­je się po prawej stron­ie zdję­cia).

Wężownica CWU luzem. Fot. jkr80

Wężown­i­ca CWU luzem. Fot. jkr80

Wężownica CWU zamontowana w buforze - widok od góry. Fot. jkr80

Wężown­i­ca CWU zamon­towana w buforze — widok od góry. Fot. jkr80

Powyższa wężown­i­ca wyko­nana jest z 25mb rury miedzianej o śred­ni­cy 18mm co daje ok. 1,5m2 powierzch­ni wymi­any. Rozwiązaniem częs­to pojaw­ia­ją­cym się na forum Mura­to­ra jest 25mb rury miedzianej fi 22mm co daje ok. 1,7m2 powierzch­ni wymi­any.

Wybier­a­jąc miedź jako mate­ri­ał na wężown­icę pamię­taj, że łącze­nie niek­tórych met­ali powodu­je ich przyspies­zoną korozję. Dlat­ego nie powin­no się skrę­cać bezpośred­nio np. rury miedzianej ze stalową — należy zas­tosować śrubunek ze stali nierdzewnej lub mosiądzu albo przekład­kę izolu­jącą np. z teflonu. Inaczej na styku tych dwóch met­ali pow­sta­je ogni­wo elek­tro­chemiczne i następu­je szy­b­ka koroz­ja.

Z tego samego powodu nie należy w jed­nej insta­lacji grzew­czej stosować np. miedzianych rur i alu­min­iowych grze­jników, nawet gdy nie styka­ją się bezpośred­nio. Bez spec­jal­nych dodatków do wody spowal­ni­a­ją­cych korozję, jeden z met­ali w tego typu połącze­niu przed­w­cześnie dokona żywo­ta. Prob­lem jest sze­ro­ki i jedynie zaz­nac­zone tu zosta­je jego ist­nie­nie. Ma on pod­stawę w szeregu elek­tro­chemicznym met­ali. Łącze­nie met­ali odległych od siebie w szeregu (czy to na styk, czy przez zanurze­nie w tej samej wodzie) zawsze daje okazję do szy­bkiej korozji. Sporo prak­ty­cznych zasad wyko­na­nia insta­lacji miedzianych zna­jdziesz np. w tym porad­niku Pol­skiego Cen­trum Pro­mocji Miedzi.

Oblicze­nie “właś­ci­wej” dłu­goś­ci wężown­i­cy nie jest łatwe. Na pod­staw­ie zbu­dowanych przez ludzi buforów widać, że wyżej wspom­ni­ane 25mb miedzi fi 22mm pozwala uzyskać w kranie 40 stop­ni gdy u góry bufo­ra woda ma ok. 50 stop­ni. Przy więk­szym poborze (prysznic, nie mówiąc o wan­nie) sukce­sem było­by 30 stop­ni.

Osią­gi przy niezbyt nagrzanym buforze mogło­by polep­szyć wydłuże­nie wężown­i­cy lub zas­tosowanie dwóch odcinków rury o mniejszej śred­ni­cy (18 lub 15mm). Na przeszkodzie mogą stanąć jedynie kosz­ty i miejsce w buforze.

Jed­nak grzanie przepły­wowe rządzi się swoi­mi prawa­mi — z pustego nie nale­jesz. Nawet najwięk­sza powierzch­nia wężown­i­cy nie pomoże, gdy w buforze woda jest let­nia. Zami­ast kom­bi­nować, jak z nagrzanego w połowie do 50st.C (czyli praw­ie pustego) bufo­ra wydobyć ciepłą wodę do kąpieli, lep­iej nagrzać bufor do peł­na i mieć gorącą wodę na kil­ka dni.

Prawidłowa izolacja bufora ciepła

Otuliny, w jakie pakowane są fab­ryczne bufory ciepła, mają tylko jed­ną zaletę: ład­nie wyglą­da­ją. Ale w roli izo­lacji sprawdza­ją się kiep­sko. Dobra izo­lac­ja będzie nieco brzyd­sza, ale za to skutecz­na.

Przede wszys­tkim liczy się grubość. 20cm izo­lacji to rozsądne min­i­mum, a jeśli się da — ładuj 30cm i więcej. Mate­ri­ały nie muszą być kos­miczne, ale trze­ba użyć ich poprawnie. Celem jest zablokowanie uciecz­ki ciepła zarówno przez kon­wekcję (dzię­ki unieru­chomie­niu powi­etrza w warst­wie izo­lacji) jak i promieniowanie (sto­su­jąc folię alu­min­iową).

Cel ten spełni izo­lac­ja zbu­dowana w taki sposób:

  • na goły zbiornik 5cm wełny
  • na wełnę folia alu­min­iowa — moż­na kupić wełnę z dok­le­joną fab­rycznie folią albo owinąć zbiornik kocem ratown­iczym
  • na to kole­j­na warst­wa wełny 10–15cm
  • całość owinąć cias­no folią stretch albo zabu­dować za ścianką z pły­ty gip­sowo-kartonowej (wypeł­ni­a­jąc pust­ki np. posiekany­mi drob­no odpada­mi sty­ropi­anowy­mi)
  • inna opc­ja wykończenia z wierzchu to owinię­cie cias­no ban­dażem, zatar­cie na gład­ko gipsem i poma­lowanie takiej sko­rupy kilko­ma warst­wa­mi far­by ole­jnej

Nie bój się hajcować

Zan­im pójdziesz w bufor ciepła, pogódź się z jed­ną pod­sta­wową kwest­ią: bufor należy grzać do jak najwyższych tem­per­atur. Niby to oczy­wiste, ale zdarza­ją się oso­by, które najpierw instalu­ją bufor, a potem boją się go zagrzać bardziej niż do 50st.C. Bo gorą­cy to i straty do otoczenia duże. Guzik praw­da!

Bufor ciepła w założe­niu ma być grzany do jak najwyższych tem­per­atur. Po to robi się grubą, wymyśl­ną izo­lację, aby straty pos­to­jowe w zestaw­ie­niu z zyska­mi były śmiesznie małe. To tylko nasze ataw­iz­my wynika­jące z naby­tych do tej pory wzor­ców grza­nia nie pozwala­ją nam w pełni wyko­rzys­tać zalet bufo­ra ciepła. Możli­wość trzy­ma­nia w nim wrzątku przez wiele dni jest jed­ną z nich.

Bufor grzany prądem

Choć najwięcej dobrego wyni­ka z połączenia bufo­ra ciepła z kotłem na węgiel czy drewno, to równie prosty, skuteczny i tani sposób ogrze­wa­nia — zwłaszcza w nowych, małych domkach — może stanow­ić bufor grzany prą­dem w tary­fie noc­nej.

Jak to działa

Kluczem do powodzenia przed­sięwz­ię­cia jest prze­jś­cie na dwuste­fową taryfę opłat za prąd. Tary­fa o kryp­ton­imie G12 dzieli dobę na dwie stre­fy:

  • noc­ną” — w godz­i­nach 22:00 do 6:00 oraz za dnia: od 13:00 do 15:00, gdzie cena 1kWh to ok. 0,26zł
  • dzi­en­ną” — w pozostałym cza­sie, wtedy prąd kosz­tu­je ok. 0,7zł/kWh

Dokładne godziny i ceny mogą być różne u poszczegól­nych sprzedaw­ców energii elek­trycznej, ale pro­por­c­ja jest podob­na. Jest też tary­fa G12w – z tan­im prą­dem dodatkowo przez cały week­end.

Zasa­da dzi­ała­nia jest pros­ta: automat załącza grza­ł­ki w buforze we właś­ci­wych godz­i­nach i grze­je go ile się da. Insta­lac­ja trój­fa­zowa i grza­ł­ki o mocy ok. 10kW są konieczne aby grzanie było szy­bkie. Umożli­wi to konkretne podład­owanie bufo­ra w dzi­en­nym “okienku” taniej tary­fy.

Co jest potrzebne

Aby grzać dom z bufo­ra ciepła zasi­lanego tan­im prą­dem potrzeb­ne będą:

  • przyłącze elek­tryczne
  • bufor ciepła
  • grza­ł­ki o łącznej mocy ok. 10kW
  • do tego najlepiej podłogówka

Najlepiej takie ogrze­wanie sprawdzi się w świet­nie zaizolowanych nowych domach ogrze­wanych wyłącznie podłogówką, która do zasi­la­nia wyma­ga wody o niskiej tem­per­aturze w porów­na­niu z klasy­czną insta­lacją grze­jnikową. Oczy­wiś­cie bufor nadal grze­je się jak najwyżej, ale zasób energii w nim zebrany dłużej jest użyteczny (woda o tem­per­aturze 30st.C w podłogów­ce nadal grze­je, pod­czas gdy 30st.C na grze­jnikach to już nie grzanie). Dodatkowo moż­na podłączyć do bufo­ra kolek­to­ry słoneczne, które nawet nieco wspo­mogą ogrze­wanie i poz­wolą zaoszczędz­ić trochę prą­du. Pod­grzanie wody solara­mi do 30–40st.C jest bowiem możli­we przez więk­szość roku, nawet w słoneczne dni grud­nia i sty­cz­nia.

Plusy dodatnie i ujemne

Jakie są zale­ty takiego rozwiąza­nia:

  • proste i skuteczne — kable elek­tryczne i grza­ł­ki to w porów­na­niu do pompy ciepła urządzenia bard­zo proste, a więc niemal beza­waryjne
  • niskie kosz­ty inwest­y­cji — jedyne wyma­ganie to zasi­lanie trój­fa­zowe dla grza­łek (z odpowied­nią mocą przyłączeniową), które i tak jest w domach instalowane. Nie trze­ba mieć przyłącza gazowego, nie trze­ba budować kotłowni ani kom­i­na, ogrze­wanie jest całkowicie bezob­słu­gowe i czyste.
  • względ­nie tanie grzanie — przy obec­nej możli­woś­ci zmi­any dostaw­cy energii elek­trycznej moż­na wyszukać takiego, który ofer­u­je najlep­sze warun­ki dla grze­ją­cych prą­dem, tak by zbliżyć się do ok. 0,30zł/kWh. Porów­nanie do powi­etrznej pompy ciepła jest trudne z uwa­gi na jej zmi­en­ną efek­ty­wność pra­cy (COP), ale śred­niorocznie moż­na przyjąć COP w grani­cach 2 — 3, więc koszt 1kWh z pompy ciepła to 0,20–0,30zł (gdy PC pracu­je w tary­fie dzi­en­nej z 0,60zł/kWh). Nawet zakłada­jąc optymisty­cznie 30% niższy koszt grza­nia powi­etrzną pom­pą ciepła, gdy roczny rachunek za ogrze­wanie w nowym domu wynosi ok. 1000zł, to zwrot kosz­tu jej zakupu potr­wa kilka­naś­cie lat.
  • sze­roko dostęp­ne — to świet­na alter­naty­wa dla gazu ziem­nego. Nie wszędzie stan sieci ener­gety­cznej będzie zachę­cał do pole­ga­nia na prądzie w ogrze­wa­niu domu, jed­nak przyłącze elek­tryczne jest o wiele szerzej dostęp­ne niż przyłącze gazowe.

Ogrze­wanie przez bufor grzany prą­dem ma też kil­ka wad:

  • noc­na tary­fa — wyma­ga dopa­sowa­nia sty­lu życia tak aby pobór energii elek­trycznej prze­nieść poza dro­gie godziny, co nie zawsze musi być łatwe i kom­for­towe
  • niepewność zasi­la­nia — jeśli prz­er­wy w dostaw­ie prą­du są w two­jej okol­i­cy nag­minne, to oczy­wiś­cie nie ma sen­su pakować się w takie ogrze­wanie. Tak czy inaczej rozsądek nakazu­je, by mieć w zanadrzu awaryjny sposób ogrze­wa­nia. Tę rolę może speł­ni­ać np. kominek z płaszczem wod­nym, nawet jeśli na co dzień nie będzie uży­wany.

Sko­ro to takie proste, tanie i dobre, to czemu pier­wszy raz o tym słyszysz? Po pros­tu sprzedaw­cy pomp ciepła mają lep­szy mar­ket­ing, a bufor ciepła ogól­nie jest mało atrak­cyjny w cza­sach kom­put­erków, wia­traczków i wodotrysków, bo jest taki anal­o­gowy.

Doświad­czenia osób ogrze­wa­ją­cych domy buforem ciepła grzanym prą­dem zna­jdziesz na forum Mura­to­ra w wątku poświę­conym temu sposobowi grza­nia oraz w tema­cie dla grze­ją­cych prą­dem w ogól­noś­ci.

Przydatne zasoby w temacie buforów ciepła