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