Kominki z płaszczem wodnym - kotłownia w salonie
Kominek to źródło taniego ciepła potrzebnego głównie do ogrzewania pomieszczeń. Pojawia się więc w wielu nowo budowanych domach z nadzieją mieszkańców na zmniejszenie kosztów ogrzewania. Jednym ze sposobów wykorzystania kominka do ogrzewania domu są kominki z płaszczem wodnym.
Autor: Andrzej Szandomirski
Ogrzewanie elektryczne, olejowe czy gazowe jest tak drogie, że większość budujących zakłada przynajmniej częściowe wspomaganie się paleniem drewna w kominku. Po zastosowaniu ogrzewania kominkowego oszczędności w wydatkach na paliwo można liczyć w tysiącach złotych rocznie, nawet jeśli kominek jedynie wspomaga tradycyjną instalację c.o. W większości nowych domów, w których instaluje się te źródła taniej energii, raczej nie są to już tradycyjne otwarte paleniska. Współczesne kominki mają zwykle żeliwne lub stalowe wkłady, dzięki którym nie tylko stają się bezpieczniejsze, ale przede wszystkim umożliwiają dużo lepsze wykorzystanie ciepła ze spalanego drewna. Konstrukcja wkładu kominkowego pozwala ograniczyć straty przez komin i umożliwia rozbudowę kominka o system DGP. Ostatnio przyszedł czas na kolejny kominkowy trend, czyli na kominki z płaszczem wodnym.
Kotłownia na salonach
W palenisku kominka jest bardzo wysoka temperatura, więc przeprowadzona nad nim rura z wodą może zostać ogrzana jak w każdym kotle. W praktyce nad paleniskiem umieszcza się specjalnie skonstruowany wymiennik ciepła spaliny-woda, w którym ciepło gorących spalin jest oddawane przepływającej przez niego wodzie. Dzięki wymiennikowi wkład kominkowy staje się praktycznie kotłem na drewno, który zamiast w kotłowni stoi w salonie. Od kotła jednak różni się tak naprawdę głównie przeszklonymi drzwiczkami i nazwą.
Zazwyczaj kominek z płaszczem wodnym nie jest jedynym źródłem ciepła w domu. Drewno w kominku pali się najwyżej kilka godzin, potem woda w rurach c.o. zaczyna stygnąć. Jeśli na czas nie uzupełni się drewna, a na dworze będzie duży mróz, instalacji grozi zamarznięcie, co zwykle kończy się jej uszkodzeniem. Dlatego do instalacji grzewczej zasilanej kominkiem z płaszczem wodnym podłącza się drugie źródło ciepła – bezobsługowy kocioł gazowy, olejowy albo elektryczny. Włączony kocioł dzięki najprostszej nawet automatyce pozostanie w trybie czuwania do czasu, gdy temperatura wody w instalacji spadnie. Wówczas zacznie pracować i podgrzewać wodę znajdującą się w obiegu do temperatury wcześniej nastawionej przez użytkownika. Kiedy więc chcemy oszczędzać, palimy w kominku tanim drewnem. Kiedy natomiast kominek nie pracuje, instalacja jest zasilana przez kocioł.
Para mieszana w układzie otwartym
Temperaturę wody podgrzewanej w urządzeniu na paliwo stałe trudno jest kontrolować automatycznie. Nawet odcięcie dopływu powietrza powodujące wygaszenie płomienia nie gwarantuje natychmiastowego zatrzymania jej wzrostu, bowiem duża ilość ciepła jest zakumulowana w rozżarzonym paliwie. Dlatego źle wykonany układ grzewczy może nawet zostać rozerwany przez ciśnienie wody rosnące na skutek wzrostu jej temperatury. Nie wolno lekceważyć zasad bezpieczeństwa zwłaszcza w przypadku kominka z płaszczem wodnym, wokół którego będzie się przecież gromadzić cała rodzina. Taki kominek będzie bezpieczny, pod warunkiem że zasilana przez niego instalacja c.o. będzie pracować w systemie otwartym.
Oznacza to, że nad paleniskiem, ponad najwyższym punktem instalacji grzewczej trzeba zainstalować otwarty od góry zbiornik połączony z płaszem wodnym kominka pionową rurą odpowiedniej średnicy. Otwór w zbiorniku, czyli w otwartym naczyniu wzbiorczym, powinien mieć przekrój przynajmniej kilku centymetrów kwadratowych. Pojemność naczynia oraz średnice rur zależą od wielkości instalacji i mocy grzewczej paleniska.
Dzięki połączeniu wnętrza instalacji z atmosferą (przez otwarte naczynie wzbiorcze) ciśnienie w instalacji nie wzrasta pod wpływem wzrostu temperatury wody i wynikającego z tego zwiększania się jej objętości, bo jej nadmiar przejmuje naczynie. Przez wykonany w nim otwór wydostaje się powietrze wypychane przez napływającą wodę. Gdy temperatura się obniży, objętość wody się zmniejszy i jej nadmiar z naczynia wróci do instalacji. Jest to zabezpieczenie proste i niezawodne. W przypadku instalacji z większością palenisk na paliwa stałe nie mogą go zastąpić zawory bezpieczeństwa otwierające się pod wpływem wzrostu ciśnienia ponad ustaloną wartość. Wprawdzie od niedawna polskie przepisy dopuszczają możliwość stosowania kotłów na paliwa stałe do zasilania instalacji działających w systemie zamkniętym, ale muszą być one wyposażone w urządzenia do odprowadzania nadmiaru ciepła. Jak na razie takich jest na rynku niewiele. A zatem pojawia się kłopot, gdy w tej samej instalacji ma pracować kocioł na gaz lub olej. Producenci gwarantują bowiem ich poprawne działanie oraz długoletnią trwałość pod warunkiem zamontowania ich w instalacji grzewczej systemu zamkniętego, do której nie ma dostępu tlen. Jedynie niektóre kotły, zwykle żeliwne, można bez obaw zainstalować w układzie otwartym. Jednak są one coraz mniej popularne, drogie, do tego duże i bardzo ciężkie. W instalacji otwartej bardziej kłopotliwe jest też zastosowanie sprawnego systemu automatycznej regulacji.
Autor: archiwum muratordom
Udany związek w układzie zamkniętym
Droższym, ale zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest kupno specjalnego zautomatyzowanego kominka z płaszczem wodnym wyposażonego w urządzenia umożliwiające mu współpracę z instalacją c.o. systemu zamkniętego. Nie ma wtedy problemów z trwałością elementów, instalacja może być sterowana automatycznie, a grzejniki można bez problemu wyposażyć w zawory termostatyczne. Drugim źródłem ciepła może być w tym układzie niewielki i niedrogi kocioł wiszący. Taki kominek – podobnie jak nowoczesne kotły na paliwa stałe – jest wyposażony w elektronikę sterującą jego pracą. Dzięki niej temperatura wody opuszczającej kominek nie przekracza wartości ustalonej przez użytkownika. Możliwa jest nie tylko współpraca takiego kominka z instalacją zamkniętą, ale nawet zasilanie niskotemperaturowej instalacji ogrzewania podłogowego. Sterowanie wydajnością kominka odbywa się za pomocą wentylatora z płynną regulacją obrotów, który dostarcza do paleniska więcej powietrza, kiedy trzeba zwiększyć temperaturę wody, albo redukuje jego dopływ, aby drewno paliło się powoli i tym samym temperatura wody była niższa. Woda ogrzewana w płaszczu wodnym takiego kominka nie krąży w całej instalacji c.o., jedynie w małym obiegu, który mieści się wewnątrz obudowy kominka.
Znajduje się w nim tylko jeden odbiornik ciepła – wymiennik. Przepływa przez niego zarówno woda krążąca w płaszczu wodnym, jak i woda z obiegu zasilającego grzejniki. Oba strumienie nie mieszają się ze sobą. Ciepło gorącej wody z kominka jest przekazywane wodzie płynącej do grzejników przez cienkie metalowe ścianki wymiennika. Dzięki rozdzieleniu instalacji grzewczej kominek pracuje w systemie otwartym, a pozostałe urządzenia – w zamkniętym. Odpowiednio dobierając natężenie przepływu wody w obu obiegach, można sprawić, że temperatura wody wypływającej z wymiennika do grzejników będzie znacznie niższa od temperatury wody wypływającej z kominka. Natężenie przepływu wody w instalacji reguluje się, odpowiednio dobierając wydajność pompy obiegowej, która w takim systemie jest niezbędna. Układ musi więc być zabezpieczony na wypadek braku dopływu prądu. Zatrzymanie pompy obiegowej doprowadziłoby bowiem do przegrzania instalacji. Woda nie przepływałaby przez grzejniki, więc ciepło dostarczane do wymiennika płytowego nie byłoby odbierane. Dlatego w takiej sytuacji dopływ powietrza do paleniska musi zostać odcięty, co oznacza zgaśnięcie płomienia. Ponieważ temperatura w palenisku mimo wszystko przez jakiś czas pozostanie bardzo wysoka, pompa obiegowa powinna nadal pracować, by przynajmniej przez kilka minut ciepło było odbierane z wymiennika.
Aby to było możliwe, w układzie zasilania musi się znaleźć akumulator dostarczający prąd do napędu pompy w razie awarii instalacji elektrycznej. Zamiast tego możliwe jest też zastosowanie specjalnego układu schładzającego płaszcz wodny – wężownicy, przez którą przepływa zimna woda. Dopływem wody steruje zawór z termostatem reagującym na przekroczenie dopuszczalnej temperatury wody w instalacji grzewczej.
A może system DGP?
Instalacja nowoczesnego kominka z płaszczem wodnym jest droższa niż z systemem DGP (w nim powietrze ogrzane przez kominek jest rozprowadzane kanałami po całym domu). Ale tak naprawdę trudno je ze sobą porównywać, bo pierwszy to właściwie kocioł w nietypowej obudowie, drugi to wciąż kominek, który rozprowadza ciepłe powietrze do innych pomieszczeń. Pierwszy może pełnić funkcję podstawowego źródła ciepła do ogrzewania domu i przygotowywania ciepłej wody użytkowej, drugi sprawdza się raczej jako uzupełniające źródło ciepła innego systemu grzewczego. Dodatkowy koszt nowoczesnego wkładu kominkowego z płaszczem wodnym i kompletnym wyposażeniem umożliwiającym współpracę z instalacją systemu zamkniętego wyniesie 8-12 tysięcy złotych, w zależności od wykończenia samego wkładu i jego mocy. Wkład do systemu DGP kosztowałby o kilka tysięcy złotych mniej. Bardziej skomplikowany system wodny ma jednak wiele zalet: przede wszystkim umożliwia dość precyzyjną kontrolę temperatury w pomieszczeniach. Ważną zaletą takiej instalacji jest też duża bezwładność cieplna. Ma to duże znaczenie w przypadku zasilania jej ciepłem z kominka, w którym paliwo spala się stosunkowo szybko, powodując zmniejszenie mocy grzewczej.
Dzięki temu, że woda akumuluje znaczną ilość ciepła, nie skutkuje to natychmiastowymi zmianami temperatury, jak to ma miejsce w przypadku ogrzewania powietrznego (DGP). Instalacja wodna może oddawać ciepło nawet przez kilka godzin po wygaśnięciu ognia w kominku. Musi mieć tylko odpowiednio dużą pojemność cieplną. Wydłużenie czasu pracy instalacji można osiągnąć, montując w niej duży zbiornik na wodę zwany buforem lub akumulator ciepła. Aby do zbiornika trafiała tylko nadwyżka ciepła, a nie to potrzebne do ogrzewania pomieszczeń, w instalacji muszą być zamontowane zawory sterujące przepływem wody.
Jeśli chodzi o możliwość podgrzewania wody użytkowej przez kominek, system DGP na to nie pozwala. Konieczne byłoby wyposażenie go w wymiennik ciepła powietrze-woda, czyli zastosowanie rozwiązania znanego właśnie jako płaszcz wodny lub wężownica. Tylko wtedy podgrzana przez wkład kominkowy woda może zasilać wymiennik ciepła zamontowany w zbiorniku z wodą użytkową, takim jak przeznaczony do współpracy z kotłami na paliwa stałe, gaz czy olej.
