Więcej niż jeden – hybrydowe systemy grzewcze

    System hybrydowy zapewnia przede wszystkim ekonomiczną i stabilną eksploatację ogrzewania. Wynika to z zastosowania co najmniej dwóch źródeł ciepła. Na szczególną uwagę zasługują nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne stosowane w pompach ciepła.

    Fot. 1. Przykładem dla układów hybrydowych jest gazowy, naścienny kocioł kondensacyjny zespolony z pompą ciepła powietrze/woda.
    Fot. 1. Przykładem dla układów hybrydowych jest gazowy, naścienny kocioł kondensacyjny zespolony z pompą ciepła powietrze/woda.

    Trzeba mieć na uwadze fakt, że w systemach hybrydowych, łączone są różne urządzenia grzewcze w postaci pomp ciepła, kotłów gazowych bądź olejowych czy kolektorów słonecznych. W takich układach jedną z istotniejszych kwestii stanowi automatyczne sterowanie źródłami ciepła. Dzięki systemom hybrydowym zyskuje się gwarancję ciągłości dostarczania ciepła oraz wykorzystania źródła, które zapewni najniższe koszty eksploatacji w danym momencie. Ponadto jest możliwe samodzielne wybranie źródła ciepła ogrzewającego budynek i c.w.u. Nie można zapomnieć o elastyczności rozwiązania, przez co praca źródeł ciepła jest dostosowana do aktualnej ceny paliw oraz właściwych warunków atmosferycznych.

    Zasada działania

    Komfort użytkowania instalacji hybrydowych wynika przede wszystkim ze zwiększonego poziomu bezpieczeństwa na wypadek awarii jednego ze źródeł ciepła. Jeżeli jest taka potrzeba, to instalację można rozbudować o dodatkowe urządzenia grzewcze. W typowej aplikacji pompa ciepła jest w stanie przejąć pracę w sezonie grzewczym, a kocioł gazowy może być urządzeniem szczytowym. Istotą systemów hybrydowych jest to, aby możliwie największy udział w wytwarzaniu energii cieplnej miało źródło ciepła, które jest tańsze w utrzymaniu. Takim źródłem są przede wszystkim pompy ciepła. Praktyka pokazuje, że w instalacji hybrydowej, która jest standardowo wykonana, pompa ciepła pokrywa podstawowe zapotrzebowanie na energię cieplną. Jednostka zewnętrzna pompy pobiera ciepło z powietrza, natomiast sprężarka doprowadza czynnik roboczy do temperatury zasilania (55°C).

    Drugim źródłem ciepła jest kocioł grzewczy, który jeżeli jest to potrzebne, załącza się z uwzględnieniem przyjętego trybu pracy. Istotną rolę odgrywa przeanalizowanie relacji pomiędzy komfortem użytkowania pomieszczeń, a kosztami eksploatacji. Pompa ciepła jest wykorzystywana w instalacji w 80 procentach w skali roku. W instalacjach hybrydowych nieco częściej zastosowanie znajdują powietrzne pompy ciepła niż pompy z wymiennikiem gruntowym. Wynika to przede wszystkim z niższych kosztów montażu bowiem nie ma potrzeby wykonywania robót ziemnych i wykorzystywania terenów o znacznej powierzchni. Ponadto w instalacjach hybrydowych źródłem ciepła niejednokrotnie są systemy solarne. Nowoczesne rozwiązania tego typu wykorzystują obudowę wykonaną z włókien szklanych. Trzeba mieć przy tym na uwadze konstrukcję wanny bez spoin przy zapewnieniu najwyższego poziomu szczelności. Wszystko to przekłada się na skuteczną ochronę przed zawilgoceniem materiału izolacyjnego i absorbera. Nowoczesne systemy solarne są odporne na działanie promieni UV oraz skrajnych warunków atmosferycznych takich jak chociażby różnice temperatur.

    Hybrydowe pompy ciepła

    Odpowiednią pompę dobiera się w zależności od konkretnych potrzeb aplikacyjnych. Warto tutaj wspomnieć o naściennych modułach hybrydowych będących połączeniem gazowego kotła kondensacyjnego oraz pompy ciepła powietrze/woda. Jest możliwe sterowanie wieloma obiegami grzewczymi w oparciu o warunki pogodowe. Warto mieć na uwadze zastosowanie kompaktowego wymiennika wykonanego ze stopu aluminiowo-krzemowego. Jest to konstrukcja odlewana, będąca monoblokiem. Takie rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie naprężeń zarówno mechanicznych jak i termicznych, zwiększając przy tym odporność na osadzanie kamienia kotłowego. Zastosować można również rozwiązanie, w którym zasobnik jest umieszczony z lewej lub prawej strony kotła. Z kolei w innym systemie montażowym w tzw. instalacji kolumnowej z zasobnikiem hybrydowym umieszczonym pod kotłem, powstaje jednolita kolumna. Na rynku nie brakuje również zestawów hybrydowych z olejowym lub gazowym kotłem grzewczym, pompą ciepła oraz zasobnikiem hybrydowym. Takie rozwiązania cieszą się dużym uznaniem zwłaszcza w obiektach modernizowanych. Wiele pomp hybrydowym bazuje na wymiennikach ciepła o konstrukcji podwójnej. Ważne jest tutaj ograniczenie do minimum przestrzeni montażowej. Niektóre urządzenia łączą w sobie funkcję klimatyzacji oraz przygotowania c.w.u. Na uwagę zasługują konstrukcje typu split z jednostką zewnętrzną i wewnętrzną. Sprężarka i parownik wchodzą w skład jednostki zewnętrznej. Z kolei jednostka wewnętrzna cechuje się niskim poziomem hałasu przy wysokiej sprawności. Oferowane są również wersje pomp przystosowane do poboru energii z ogniw fotowoltaicznych.

    Tryby pracy instalacji hybrydowych

    Dostępne na rynku instalacje hybrydowe mogą pracować w kilku trybach. Chodzi tu przede wszystkim o tryb ekonomiczny, ekologiczny lub komfortowy. W efekcie pompa jest w stanie dopasować pracę nie tylko samej pompy ciepła ale i drugiego źródła energii cieplnej. Przydatnym rozwiązaniem jest możliwość wprowadzenia danych dotyczących cen gazu, energii elektrycznej lub współczynników energii pierwotnej. Tym sposobem można określić priorytet dla urządzenia grzewczego generującego niższe koszty.

    Ponadto przy pracy źródła ciepła brana jest pod uwagę wydajność systemu grzewczego, temperatura zasilania oraz temperatura zewnętrzna. Nie można zapomnieć o nowoczesnych rozwiązaniach stosowanych w kotłach gazowych. Mowa tu nie tylko o technologii kondensacji ale również o modulowanych palnikach cylindrycznych i zintegrowanych regulatorach będących gwarancją samoczynnego dostosowania pracy z uwzględnieniem preferencji użytkowników instalacji. Stawia się na szereg rozwiązań konstrukcyjnych i funkcji zapewniających wysoki komfort przygotowania c.w.u. Stąd też niejednokrotnie zastosowanie znajduje zintegrowany zbiornik c.w.u. Wykorzystuje się pompy obiegowe z wysoką efektywnością a zintegrowana funkcja chłodzenia sprawdzi się podczas lata.

    Użytkownik ma do dyspozycji duży podświetlany wyświetlacz graficzny. Menu jest intuicyjne. Skorzystać można z funkcji krzywej grzewczej i uzysku solarnego. Czasy przełączenia mogą być zaznaczone na grafice. Przydatnym rozwiązaniem jest specjalistyczne oprogramowanie symulacyjne, które instaluje się na komputerze PC. W efekcie można wprowadzać ustawienia na regulatorze instalacji hybrydowej a zmiana parametrów może być zasymulowana za pomocą odrębnego oprogramowania bez konieczności ingerencji w ustawienia systemu hybrydowego. Ponadto nowoczesne instalacje hybrydowe są w stanie współpracować z siecią SmartGrid.

    Fot. 2. Producenci urządzeń grzewczych, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, oferują kompletne układy hybrydowe, w skład których wchodzą np.: pompa powietrze-woda, kocioł kondensacyjny, systemowy regulator pogodowy, moduł sterowania pompą ciepła oraz moduł sprzęgła hydraulicznego o dużej pojemności.
    Fot. 2. Producenci urządzeń grzewczych, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, oferują kompletne układy hybrydowe, w skład których wchodzą np.: pompa powietrze-woda, kocioł kondensacyjny, systemowy regulator pogodowy, moduł sterowania pompą ciepła oraz moduł sprzęgła hydraulicznego o dużej pojemności.

    Bufory ciepła

    W instalacjach hybrydowych łączy się kilka źródeł wytwarzania energii cieplnej zatem konieczne może być wykorzystanie buforów ciepła. Odpowiednie urządzenia tego typu muszą być zastosowane w przypadku gdy jedno ze źródeł ciepła stanowią kolektory słoneczne. Zbiorniki buforowe umożliwiają zasilanie niskotemperaturowych systemów grzewczych, co szczególnie sprawdza się przy niestabilności źródła ciepła. Jak wiadomo niestabilną temperaturę na wyjściu mają kominki z płaszczem wodnym, kotły na paliwa stałe czy kotły zgazowujące drewno. Bufor może być również wymiennikiem ciepła oraz podgrzewaczem c.w.u. Do niektórych buforów może być zamontowana grzałka elektryczna, która wraz z odpowiednim sterowaniem może pobierać energię elektryczną przy wykorzystaniu tańszych taryf nocnych. W nowoczesnych buforach stawia się na skuteczną izolację. W efekcie straty w zasobniku buforowym o pojemności 1000 l nie przekraczają 2-3°C na dobę. Trzeba odróżnić zbiornik akumulacyjny od buforowego. Różnica dotyczy pojemności. Stąd też pojemność zbiorników buforowych najczęściej jest nie większa niż 300 litrów. Z kolei zbiorniki akumulacyjne z reguły nie mieszczą więcej niż 1 000 litrów. W praktyce bufory ciepła są w stanie współpracować z pompą ciepła. Takie rozwiązanie bazuje na dwóch wężownicach do c.w.u. i pompy ciepła oraz na podłączeniu urządzeń grzewczych bezpośrednio do płaszcza. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują również trzy wężownice (kolektory, c.w.u., pompa ciepła). Urządzenia grzewcze mogą być także podłączone bezpośrednio do płaszcza. Przydatnym rozwiązaniem są tzw. moduły świeżej wody. Pozwalają one na higieniczne i komfortowe podgrzewanie c.w.u. W takim rozwiązaniu, nie tak jak w przypadku podgrzewania w zasobniku, nie ma magazynowania energii cieplnej. Woda jest bowiem podgrzewana za pomocą wydajnego wymiennika płytowego w momencie poboru. Z kolei energia cieplna na potrzeby podgrzewania jest pobierana z zasobnika buforowego.

    Podsumowanie

    Jako zalety ogrzewania hybrydowego należy wymienić przede wszystkim komfort użytkowania instalacji grzewczej i c.w.u. Na uwagę zasługuje również oszczędność energii przekładająca się na niskie koszty utrzymanie. Warto wspomnieć o łatwej rozbudowie systemu. Typowa instalacja hybrydowa bazuje na nie mniej niż dwóch różnych źródłach ciepła. Trzeba mieć na uwadze komfort użytkowania instalacji hybrydowej. W efekcie zwiększa się poziom bezpieczeństwa instalacji na wypadek awarii jednego ze źródeł ciepła. W razie potrzeby instalacja może być rozbudowana o dodatkowe urządzenia grzewcze. W typowej instalacji grzewczej pompa ciepła przejmuje pracę w sezonie grzewczym, natomiast kocioł gazowy może stanowić urządzenie szczytowe.

    UDOSTĘPNIJ
    Poprzedni artykułPompa ciepła – obalamy mity
    Następny artykułPompy ciepła do odgrzewania ciepłej wody HEWALEX PCWU

    ZOSTAW ODPOWIEDŹ

    Please enter your comment!
    Please enter your name here