Kominek i centralne ogrzewanie

Budownictwo energooszczędne, ze względów ekonomicznych, ekologicznych i prawnych, staje się obecnie standardem. Osiągnięcie odpowiednich parametrów energetycznych to zasługa m.in. odpowiedniej geometrii budynku czy właściwego doboru termoizolacji. Istotne są również urządzenia grzewcze, przy czym najlepsze efekty uzyskamy, stosując system zintegrowany, w którym ciekawym elementem może być kominek.

Dom energooszczędny, czyli jaki?

Dom energooszczędny to budynek o niższym zużyciu energii w porównaniu do obiektów wzniesionych tradycyjnie, które cechują się przeciętnym zapotrzebowaniem energetycznym 90–120 kWh/m² rocznie. W przypadku budownictwa energooszczędnego, parametr ten osiąga poziom 30–60 kWh/m² rocznie. Najbardziej oszczędne energetycznie obiekty (budownictwo pasywne) wymagają mniej niż 15 kWh/(m²•rok).

Zintegrowany system grzewczy i jego elementy

Zintegrowany system grzewczy to w ujęciu ogólnym właściwie każdy układ elementów generujących energię cieplną (np. kocioł, kominek, pompa ciepła, grzejnik elektryczny, kolektor słoneczny), połączonych w odpowiedniej konfiguracji i współpracujących ze sobą, w celu sprostania zapotrzebowaniu na energię, przy jednoczesnym dążeniu do maksymalizacji sprawności działania całego systemu. W praktyce, zintegrowane ogrzewanie to kompletny system, oparty na działaniu odnawialnych źródeł energii do ogrzewania i przygotowywania ciepłej wody w domach jednorodzinnych o powierzchni 80–400 m kw.

W modelowym systemie integracja obejmuje trzy źródła ciepła: zestaw kolektorów słonecznych, kominek z płaszczem wodnym oraz kocioł gazowy będący źródłem rezerwowym — jest to bowiem urządzenie uzupełniające wszelkie niedobory ciepła dostarczanego przez pozostałe dwa źródła. Kolektory (płaskie lub rurowe) odbierają ciepło promieniowania słonecznego, które za pośrednictwem czynnika przepływającego w instalacji kolektorów (najczęściej glikol) w sposób ciągły jest przekazywane do zbiornika akumulacyjnego, czyli bufora. Całość instalacji dodatkowo obejmuje odpowiednio dobrany zbiornik buforowy, którego dopełnienie stanowi integrator.

Integrator harmonizuje i optymalizuje pracę źródeł ciepła i odbiorników: ciepłej wody, obiegów ogrzewania podłogowego i grzejnikowego. Zastosowanie go podnosi bezpieczeństwo działania instalacji. W razie przestoju serwisowego, np. kotła, funkcje grzewcze są realizowane przez kominek (sterowanie odbywa się wówczas automatycznie przez sterownik kominka).

Rola kominka w systemie grzewczym

W zintegrowanym systemie grzewczym zastosowanie znajdują kominki płaszczowe, które wizualnie nie różnią się niczym od kominka tradycyjnego. Oferowane przez producentów rozwiązania nadają się do łatwej zabudowy, dzięki czemu stanowią ciekawy element wystroju wnętrza tworzący niepowtarzalny klimat i przytulną atmosferę.

KKominek w salonie ©HAJDUK

Kominek w zintegrowanym systemie grzewczym ma za zadanie generowanie ciepła, zarówno na potrzeby ogrzewania domu, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej. W połączeniu z integratorem (będącym rozwiązaniem patentowym firmy Makroterm®), kominek płaszczowy może pełnić funkcję bufora, czyli odbierać nadmiar energii pobranej z promieniowania słonecznego przez kolektory. Co ciekawe, kominki z płaszczem wodnym mogą pracować w układzie z odbiornikami niskotemperaturowymi, takimi jak grzejniki czy wodne ogrzewanie podłogowe. Szczególnie polecane są te urządzenia, które oprócz płaszcza wodnego, posiadają specjalnie zaprojektowany wymiennik ciepła rozdzielający układy na zamknięty i otwarty, umożliwiając tym samym podłączenie kominka bezpośrednio do instalacji działającej w układzie zamkniętym.

Należy pamiętać, że kominek, ze względu na charakter paliwa, zaliczany jest do źródeł ciepła zasilanych energią odnawialną. Fakt spalania biomasy w postaci drewna wpływa korzystnie na ilość emitowanych gazów cieplarnianych. Przyjmuje się bowiem, że całość powstałego w tym procesie dwutlenku węgla została zaabsorbowana przez spalane rośliny z otoczenia w czasie ich wzrostu.

Eksploatacja kominka z płaszczem wodnym i wymiennikiem

Analizę korzyści płynących z zastosowania kominka w zintegrowanym systemie grzewczym warto przeprowadzić na konkretnym przykładzie. Najbardziej korzystny wariant stanowi obecnie kominek z płaszczem wodnym wyposażony w wymiennik. Warto zatem poświęcić temu rozwiązaniu więcej uwagi.

Wymiennik, oprócz rozdzielania systemu na układ zamknięty i otwarty oraz poprawiania sprawności, pełni funkcje zabezpieczające. Po pierwsze, zapobiega kondensacji na ściankach kominka. Po drugie, chroni pompę obiegu zamkniętego przed kawitacją, która polega na powstawaniu pęcherzy pary wodnej w medium, co spowodowane jest nagłym spadkiem ciśnienia i obniżeniem temperatury wrzenia wody. Ze względu na podwyższone ciśnienie, możliwe jest uniknięcie tego zjawiska w układzie z wymiennikiem przy czym temperatura wrzenia wynosi tu 105–115°C, a to znacząco wpływa na zwiększenie sprawności i żywotności układu pompowego.

Po załadowaniu kominka drewnem i nastawieniu pożądanej temperatury, właściwie jedyną czynnością, jaką musi zrobić użytkownik, jest zamknięcie drzwiczek. Sterowanie spalaniem odbywa się automatycznie. Proces przebiega w sposób zależny od ustawień (związanych także z rodzajem stosowanego paliwa), przez regulację ilości powietrza dostarczanego do komory spalania kominka oraz wydajności pracy pomp. Powyższe cechy sprawiają, iż kominek z płaszczem wodnym i wymiennikiem, zaopatrzony dodatkowo w układ sterujący, praktycznie nie wymaga obsługi podczas spalania wsadu.

Zintegrowane ogrzewanie z buforem energii solarnej ©MAKROTERM

Kominek taki doskonale sprawdza się we współpracy z innymi urządzeniami. Integrację umożliwia tu urządzenie załączające lub wyłączające inne źródła ciepła. Po osiągnięciu odpowiedniej temperatury, kominek za pośrednictwem przełącznika źródeł zasilania może wyłączyć pracujące równolegle źródło ciepła (w naszym przypadku kocioł gazowy) i przejąć obsługę obiegu ciepłej wody użytkowej czy CO. Unikamy dzięki temu efektu dublowania pracy urządzeń, obniżając w znacznym stopniu zużycie energii. Naturalnie minimalna wartość temperatury w kominku determinująca odpowiednią reakcję elektroniki, jest zależna od doboru nastaw. Funkcje kotła zostaną przywrócone w momencie, kiedy temperatura ponownie spadnie poniżej zadanego poziomu. Warto wspomnieć, iż istnieje możliwość integracji układu sterującego z regulatorem pokojowym.

Prawidłowa eksploatacja urządzenia wymaga oczywiście okresowego przeprowadzania odpowiednich czynności konserwacyjnych. Do najważniejszych należy czyszczenie rusztu i komory spalania, a kilka razy w roku także przewodu kominowego. Istotne jest także regularne kontrolowanie szczelności odpowiednich połączeń, uszczelek i zamknięć.

Bezpieczeństwo użytkowania

Zagrożenia związane z eksploatacją kominka z płaszczem wodnym dzielą się na te spowodowane nieodpowiednim użytkowaniem oraz czynnikami zewnętrznymi. Kominek to urządzenie bezpieczne pod warunkiem, że użytkownik przestrzega kilku podstawowych zasad.

Po pierwsze, płaszcz pracującego kominka zawsze musi być napełniony wodą. Przekrój przewodu kominowego powinien być dobrany odpowiednio do mocy urządzenia. Dlatego w momencie wyboru parametrów warto skorzystać z porady fachowca. Niezwykle istotne jest zapewnienie swobodnego dopływu powietrza do pomieszczenia, w którym znajduje się kominek. Należy pamiętać, iż przez frontalną szybę wkładu do otoczenia jest emitowana duża ilość ciepła. W związku z tym, nie należy pozostawiać łatwopalnych przedmiotów w bezpośrednim sąsiedztwie także zamkniętego kominka. Niedopuszczalne jest również gaszenie płomieni w komorze spalania przez zalanie wodą.

Bez wątpienia podstawowe zagrożenie niezależne od użytkownika to przerwa w dostawie energii elektrycznej, która przy jednoczesnym nadmiernym wzroście temperatury w komorze spalania kominka, może doprowadzić do poważnego wypadku. Uzasadniony niepokój budzi fakt, iż często stosowane jako awaryjny odbiornik nadwyżek ciepła z komory wężownice wymagają ciągłego zasilania wodą, co nie będzie możliwe bez uruchomienia pompy. Bezpieczeństwo gwarantuje ochrona układu otwartego naczyniem wzbiorczym, które przejmuje objętość wody bez wzrostu ciśnienia, w momencie, kiedy temperatura w płaszczu wodnym jest zbyt wysoka. Ponadto w naczyniu umieszczony jest pływak, stanowiący podstawę automatycznego układu dopuszczania zimnej wody schładzającej system.

Co drogie, to tanie?

W przypadku kominków z płaszczem wodnym i wbudowanym dodatkowym wymiennikiem popularne powiedzenie — co tanie, to drogie — dotyczące relacji ceny i jakości nie znajduje uzasadnienia. Kominek do zastosowań w systemach zintegrowanych może łączyć wysoką jakość materiałów i stosunkowo niską cenę. Przykładowo, kompletny system kominka (18 kW) firmy Makroterm® z czopuchem, wbudowanym wymiennikiem, elektronicznym kontrolerem mikroprocesorowym, kolanem z wyczystką, centralą sterującą pompami i wentylatorem oraz turbiną powietrza, zestawem pompowym i naczyniem wzbiorczym kosztuje ok. 7,5 tys. zł, podczas gdy koszt skompletowania układu na bazie konkurencyjnych rozwiązań, bez wbudowanego wymiennika, jest wyższy o niemal 2 tys. zł. Różnica ta nie wynika z zastosowania niższej jakości materiałów, lecz przede wszystkim z faktu oferowania przez jednego producenta kompletnego systemu.

Mateusz Szubel
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Energetyki i Paliw

Zintegrowany system ogrzewania ©VIESSMANN

ZDANIEM EKSPERTA

Jak w instalacjach grzewczych realizowane jest sterowanie pracą źródła ciepła?

Idealne sterowanie ogrzewaniem polega na dostarczaniu takiej ilości ciepła, jaka rzeczywiście jest potrzebna i wtedy, gdy rzeczywiście jest potrzebna. To zadanie skutecznie realizuje regulacja pogodowa, o ile jest właściwie ustawiona i dostosowana do budynku.

Regulacja pogodowa (tzw. pogodówka) jest najbardziej oszczędnym w eksploatacji sposobem regulacji. Źródło ciepła ogrzewa wodę w instalacji do odpowiedniej do temperatury na zewnątrz budynku. Tym samym, w zależności od temperatur zewnętrznych, automatycznie zwiększa lub zmniejsza ilość dostarczanego ciepła. Regulacja pogodowa zapewnia najbardziej ekonomiczną pracę źródła ciepła. Dlatego właśnie w pompach ciepła jest stosowany wyłącznie taki sposób regulacji. Można ją uzupełnić o czujnik temperatury w pomieszczeniu, który dodatkowo będzie korygować jej pracę, zwiększając lub zmniejszając ilość dostarczanego ciepła do budynku lub wybranych pomieszczeń.

Jeśli budynek podzielony jest na kilka obiegów grzewczych (o różnej temperaturze wody zasilającej ogrzewanie) lub użytkowanych w różny sposób (np. ogrzewanie podłogowe w części domu, a w pozostałej grzejniki; dodatkowo budynek podzielony jest na część mieszkalną i rekreacyjną itp.), stosuje się wówczas zawory mieszające. Źródło ciepła ogrzewa wodę do potrzebnej wyższej temperatury, np. dla grzejników. W pomieszczeniach ogrzewanych podłogowo, zawór mieszający do wody ciepłej dopuszcza chłodnejszą, tak aby na zasilaniu ogrzewania dostarczona została woda o niższej temperaturze. Wszystko to stanowi tzw. centralną regulację ilości ciepła dostarczanego do budynku lub grupy pomieszczeń. Aby dostarczać odpowiednią ilość ciepła do każdego pomieszczenia indywidualnie, potrzebny jest dodatkowy osprzęt: termostaty i siłowniki, które w zależności od potrzeb sterują ogrzewaniem danego pomieszczenia. Mogą to być proste rozwiązania lub bardziej rozbudowane, stanowiące jeden system zarządzający ciepłem w domu i indywidualnie w każdym pomieszczeniu w budynku.

Krzysztof Gnyra
konsultant firmy VIESSMANN

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 04/2012
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl