Sterowanie ogrzewaniem podłogowym. Armatura instalacyjna w instalacjach ogrzewania podłogowego i mieszanego
Dążenie do minimalizowania zużycia energii w budynkach spowodowało, że powszechne stało się stosowanie w nich niskotemperaturowego wodnego ogrzewania podłogowego. Do jego sprawnego działania potrzebny jest efektywny układ regulacji temperatury. Można go zbudować w oparciu o grupę pompową z automatycznie sterowanym zaworem mieszającym.
Koszt ogrzewania w dużej mierze zależy od sprawności układu sterowania instalacją grzewczą utrzymującego w pomieszczeniach optymalną temperaturę, niedopuszczającego do ich przegrzewania. W instalacji z grzejnikami standardem jest stosowanie w tym celu prostego rozwiązania – zaworów z głowicami termostatycznymi. Realizacja tego samego zadania w ogrzewaniu podłogowym wymaga wykorzystania innych urządzeń. Można się spotkać z opinią, że to zbędny wydatek. Czy rzeczywiście tak jest?
Długi czas reakcji
Współczesne budynki są dobrze zabezpieczone przed stratami ciepła i wahania temperatury w ich pomieszczeniach w ciągu doby wynikające ze zmian temperatury na zewnątrz są niewielkie.
Dzięki akumulacji ciepła w przegrodach budowlanych mogą być dla nas niemal nieodczuwalne. W pomieszczeniach z ogrzewaniem podłogowym, czyli takim, w którym grzejnikiem jest masywna betonowa płyta o powierzchni całego pomieszczenia, obniżenie temperatury powietrza o 1oC następuje po czasie wielokrotnie dłuższym niż w przypadku nowoczesnych metalowych grzejników o małej pojemności wodnej. Równie długo czeka się na wzrost temperatury. To sprawia,że sterowanie temperaturą w pomieszczeniach z ogrzewaniem podłogowym jest dużo trudniejsze niż w pomieszczeniu z tradycyjnymi grzejnikami. Nie ma bowiem możliwości szybkiego pozbycia się energii zakumulowanej w rozgrzanym betonowym podkładzie podłogowym – takiego grzejnika nie da się nagle „wyłączyć”. Dlatego warto zadbać o to, żeby źródło ciepła nie dostarczało tej energii w nadmiarze.
Samoregulacja ogrzewania podłogowego
Cechą ogrzewania podłogowego jest wyraźnie odczuwalne zjawisko nazwane samoregulacją wydajności cieplnej. Im większa jest różnica temperatury między powierzchnią grzejną a jej otoczeniem, z tym większą mocą jest między nimi przekazywane ciepło. W przypadku ogrzewania podłogowego temperatura powierzchni grzejnej jest wyższa od temperatury powietrza w pomieszczeniu zaledwie o mniej więcej 5oC. Wobec tego zmiana temperatury powietrza w pomieszczeniu tylko o 1oC jest równoznaczna ze zmianą mocy cieplnej grzejnika podłogowego aż o blisko 20% - szybkość przekazywania ciepła z podłogi do otoczenia znacznie się zmienia. Można więc uznać, że do zapewnienia komfortu cieplnego w domu wystarczy zastosować centralny układ regulacji, który będzie utrzymywał optymalną temperaturę zasilania instalacji, a niewielkie różnice temperatury w poszczególnych pomieszczeniach, wynikające z pojawienia się w nich nagłych strat lub zysków ciepła, zostaną zniwelowane dzięki samoregulacji.
Regulacja automatyczna
Żeby uniknąć ręcznego dostosowywania temperatury zasilania do zmieniających się strat i zysków ciepła spowodowanych wahaniami temperatury zewnętrznej czy nasłonecznieniem, warto zastosować automatycznie sterowany zawór regulacyjny. Nastawa temperatury na zaworze jest wtedy zmieniana przez siłownik w zależności od zmian temperatury zewnętrznej bądź wewnętrznej zewnętrznej z korektą temperatury pomieszczenia. Ograniczeniem są tylko możliwości układu automatyki zarządzającej pracą siłownika. Użytkownicy prostych kotłów grzewczych bez układu automatyki mogą zastosować siłownik ze sterownikiem, na przykład firmy ESBE - CRA100, który zapewnia regulację stałotemperaturową, CRB100 dostosowujący nastawę zaworu do temperatury w pomieszczeniu albo 90C z regulacją według temperatury zewnętrznej z korektą temperatury pomieszczenia.
Zawór regulacyjny kieruje część wody wracającej z instalacji, a więc już schłodzonej, do przewodu zasilającego, powodując tym samym obniżenie temperatury zasilania do nastawionej wartości. W przypadku osiągnięcia maksymalnej dopuszczalnej temperatury pompa obiegowa jest zatrzymywana i woda w podłodze przestaje krążyć do czasu jej schłodzenia. Zadaniem układu mieszającego może być nie tylko zapobieganie przegrzewaniu instalacji. Gdy źródłem ciepła jest kocioł na paliwo stałe, który nie zapewnia stabilnej temperatury wody, układ regulacji z zaworem mieszającym może do pewnego stopnia niwelować wpływ jej zmian na temperaturę w pomieszczeniach. Ze względu na dużą bezwładność cieplną ogrzewania podłogowego zwykle stosuje się do tego regulator pogodowy reagujący na zmiany temperatury na zewnątrz, a więc z wyprzedzeniem w stosunku do zmian temperatury w pomieszczeniach. Za pomocą zaworu mieszającego regulator dostosowuje temperaturę zasilania instalacji do zmieniającej się temperatury na zewnątrz zgodnie z zapisanym w jego pamięci algorytmem. Zależność między nimi nazywa się krzywą grzania. Użytkownik może modyfikować jej przebieg, żeby dopasować ją do charakterystyki budynku oraz systemu grzewczego i dzięki temu uzyskać stabilną temperaturę w pomieszczeniach. Oprócz tego krzywą można przesuwać w górę i w dół i w ten sposób wybierać wartość temperatury, która ma być w nich utrzymywana.
