Czy można połączyć kocioł na paliwo stałe z ogrzewaniem podłogowym?

W celu całkowitego spalenia węgla lub drewna w kotle należy utrzymywać wysoką temperaturę. Jak to pogodzić z koniecznością jej ograniczenia w instalacji ogrzewania podłogowego?

Ważną cechę ogrzewania podłogowego stanowi niska temperatura powierzchni grzejnej. Ponieważ funkcję grzejnika pełni cała podłoga, powierzchnia ta jest wielokrotnie większa niż typowych grzejników konwekcyjnych. Dzięki temu zapewnia ona wymaganą moc mimo tego, że jej temperatura jest niewiele wyższa od tej w ogrzewanym przez nią pomieszczeniu. Podgrzewana podłoga nie może być zbyt ciepła.

Ograniczenie temperatury powierzchni grzejnej w ogrzewaniu podłogowym – z czego wynika?

Temperatura powierzchni podłogi w pomieszczeniu przeznaczonym do stałego przebywania ludzi nie powinna przekraczać 29oC ze względu na możliwość powstania u nich dolegliwości takich jak obrzęk nóg. Jedynie w łazience dopuszcza się 33^oC, a w strefach brzegowych – przy ścianach zewnętrznych, zwłaszcza z oknami – jest zalecane ułożenie rur z nieco mniejszymi odstępami, aby temperatura powierzchni podłogi osiągała tam 35^oC. W ten sposób można zrównoważyć efekt promieniowania ciepła w kierunku zimnych przegród, co pozwala przebywającym w pomieszczeniu osobom odczuwać komfort cieplny w każdym miejscu.

Z ograniczenia temperatury powierzchni podłogi wynika ograniczenie temperatury wody zasilającej instalację grzewczą. Jest ono ważne również ze względu na jej oddziaływanie na betonowa płytę i warstwę wykończeniową podłogi – duże zmiany temperatury mogłyby spowodować ich pękanie lub powstawanie szczelin między panelami czy deskami podłogowymi. Woda zasilająca instalację z grzejnikami konwekcyjnymi może mieć nawet 90^oC, natomiast maksymalna temperatura wody w instalacji z rur umieszczonych pod warstwa wylewki betonowej to 55^oC.

Niska temperatura w kotle – jakie zagrożenia dla instalacji?

Urządzenia grzewcze, takie jak gazowe kotły kondensacyjne czy pompy ciepła bez problemu podgrzewają wodę do umiarkowanej temperatury. W dodatku im jest ona niższa, tym większą osiągają sprawność, czyli pracują bardziej ekonomicznie. Temperaturę ustawia się na sterowniku i może ona wynosić nawet zaledwie 35^oC. O to, by palnik kotła lub sprężarka pompy wyłączały się po jej osiągnięciu, dba termostat. Ale gdy ciepło dostarcza kocioł na węgiel lub drewno, nie jest już tak łatwo.

Kocioł na paliwo stałe działa efektywnie, podgrzewając wodę do temperatury powyżej 80^oC. Regulacja mocy takiego kotła, zwłaszcza typu zasypowego (bez automatycznego podajnika paliwa), jest mało precyzyjna. Polega na zmniejszaniu ilości powietrza dopływającego do komory spalania przez przymknięcie klapy zasłaniającej otwór wlotowy, ewentualnie przez zmianę prędkości obrotowej obecnego w niektórych modelach wentylatora nadmuchowego. Proces spalania przebiega optymalnie tylko przy określonym stosunku ilości powietrza do ilości palącego się paliwa. Ograniczenie strumienia powietrza w celu redukcji mocy powoduje zatem zmniejszenie sprawności kotła. Zużywa on wtedy więcej paliwa, a niespalone resztki osadzają się na wymienniku ciepła i w przewodzie dymowym, zmuszając użytkownika do pracochłonnego czyszczenia tych elementów. Nieco łatwiej jest regulować moc kotła retortowego – z podajnikiem paliwa. W tym wypadku paliwo jest dozowane w niewielkich porcjach z określonymi przerwami, a odpowiada za to elektroniczny regulator, który steruje też wentylatorem nadmuchującym powietrze w ustalonych proporcjach.

Kocioł na paliwo stałe – sterowniki

Sterowniki do kotłów na paliwa stałe mogą mieć możliwość ustawienia temperatury wody wpływającej do instalacji w zakresie zaczynającym się nawet od 35^oC, ale to nie znaczy, że kocioł będzie dobrze działał w takich warunkach. Producenci kotłów wymagają utrzymywania temperatury co najmniej 60^oC, bo niższa powoduje nie tylko nieefektywne spalanie (zwiększone zużycie paliwa) i osadzanie się zanieczyszczeń we wnętrzu kotła, lecz przede wszystkim grozi jego przyspieszona korozja spowodowana wykraplaniem się ze zbyt chłodnych spalin pary wodnej tworzącej z obecna w węglu siarka agresywny kwas. Choć temperatura przekraczająca 60^oC jest zbyt wysoka dla ogrzewania podłogowego, to nie znaczy, że kocioł na węgiel nie może z nim współpracować. Ich zgranie nie jest trudne, wymaga tylko zastosowania układu obniżającego temperaturę wody wypływającej z kotła.

Jeżeli kocioł nie posiada wbudowanego sterownika albo nie obsługuje regulacji obiegów grzewczych można wtedy zastosować osobny, zewnętrzny sterownik obiegu grzewczego.

Układ mieszający – zabezpieczenie dla kotła na paliwo stałe

Zabezpieczeniem kotła przed zbyt niską temperaturą wody w kotle jest zawór mieszający. Niektórzy producenci kotłów na paliwa stałe wręcz wymagają zamontowania go w każdej instalacji c.o., nawet z wyłącznie zwykłymi grzejnikami, pod groźbą utraty gwarancji. Urządzenie to można wykorzystać także do ograniczenia temperatury wody w instalacji ogrzewania podłogowego. Zawór mieszający czterodrogowy ma cztery porty, do których podłącza się przewody zasilający i powrotny do kotła oraz zasilający i powrotny do instalacji c.o. Jego zainstalowanie powoduje utworzenie dwóch obiegów wody – tak zwanego krótkiego obiegu kotła (przez kocioł i zawór) oraz obiegu instalacji grzewczej (przez zawór i grzejniki, także podłogowe).

Wewnątrz korpusu zaworu jest obrotowy element mieszający (zwieradło). Obracając go, ustala się stopień zmieszania strumieni wody w obiegach przez kocioł i instalację grzewczą i w ten sposób zmienia się temperaturę w każdym z dwóch obiegów (natężenie przepływu się nie zmienia). Jeśli zwieradło jest całkowicie otwarte, temperatura w obydwu pozostaje taka sama – tak jakby zaworu nie było.

Jednak warunkiem efektywnej regulacji za pomocą zaworów mieszających jest wyposażenie ich w siłowniki elektryczne sprzężone ze sterownikiem kotła lub wspomniane wyżej sterowniki z siłownikiem. Dzięki takiemu zabiegowi zawór będzie mógł zmienić ustawienie w zależności od zmiennych warunków w instalacji. W czasie zmienia się zarówno temperatura zasilania jak i powrotu.

Całkowite zamknięcie zwieradła w kotle na paliwo stałe

W wyniku jego całkowitego zamknięcia podgrzewana jest tylko woda w obiegu kotła. Przestawienie zwieradła w położenie pośrednie sprawia, że część strumienia wody z kotła trafia do instalacji grzewczej i miesza się z częścią strumienia wody z niej wracającej, a jednocześnie druga część strumienia wody z kotła trafia z powrotem do niego i miesza się z drugą częścią strumienia wody wracającej z instalacji. Im bardziej przymyka się zawór, tym bardziej zwiększa się temperatura wody wracającej do kotła i jednocześnie obniża się temperatura wody zasilającej instalację grzewczą – o to właśnie chodzi, gdy kocioł na paliwo stałe ma poprawnie współpracować z instalacją niskotemperaturową.

Regulacja zaworu w kotle na paliwo stałe

Zawory czterodrogowe mogą być regulowane ręcznie lub wyposażone w elektryczny siłownik połączony ze sterownikiem z czujnikami temperatury. Zastosowanie automatyki umożliwia płynne zmienianie się ustawień zaworu i utrzymywanie stałej temperatury w obiegu grzewczym. Jednak ze względu na jej wysoki koszt (zawór ręczny kosztuje około 300 zł, a z układem sterującym nawet 2 tys. zł) często jest wybierane sterowanie ręczne. Wówczas, po wstępnym wyregulowaniu, konieczne jest kontrolowanie temperatury w obydwu obiegach i ewentualna korekta ustawień. W ustaleniu stopnia zmieszania wody jest pomocna znajdująca się na zaworze skala. Jeśli jest od 0 do 10, to ustalenie położenia pokrętła zaworu w pozycji 5 powoduje zmieszanie strumieni w 50%.

Ogrzewanie podłogowe bez dostępu powietrza

Instalacja ogrzewania podłogowego nie odpowietrza się tak łatwo jak instalacja z grzejnikami. Z tego względu lepiej jest, gdy stanowi ona układ zamknięty wypełniony wodą, do którego powietrze nie ma dostępu. Natomiast kotły na paliwa stałe na ogół są przeznaczone do pracy w instalacjach otwartych, w których woda ma kontakt z powietrzem. Jeżeli kocioł ma współpracować z ogrzewaniem podłogowym, możemy się zdecydować na jeden z poniższych wariantów jej wykonania.

Ogrzewanie podłogowe w układzie otwartym

Ogrzewanie podłogowe można wykonać w układzie otwartym, ale instalator musi zwrócić szczególną uwagę na zminimalizowanie ryzyka dostawania się powietrza do instalacji i umożliwienie jej łatwego odpowietrzania. Naczynie wzbiorcze musi być umieszczone odpowiednio wysoko, parametry pompy obiegowej muszą być precyzyjnie ustalone i musi się ona znaleźć w instalacji we właściwym miejscu. W najwyższych punktach instalacji niezbędne są odpowietrzniki. Separator powietrza zainstalowany przed pompą obiegową również będzie pomocny w pozbyciu się problemu zapowietrzania.

Najlepiej jednak uniemożliwić przedostawanie się powietrza do instalacji. Można w tym celu wykonać ogrzewanie podłogowe w układzie zamkniętym – oddzielić hydraulicznie obieg kotła od obiegu grzewczego płytowym wymiennikiem ciepła. Wtedy obieg kotła może być zabezpieczony otwartym naczyniem wzbiorczym, a obieg grzewczy – zamkniętym naczyniem kompensacyjnym z elastyczną membraną. Wykonanie takiego układu zwiększa koszt instalacji o mniej więcej 1,5 tys. zł.

Piotr Laskowski