Ogrzewanie domu: automatyka grzewcza. Jak sterować ogrzewaniem?

Sterowanie ogrzewaniem wodnym

W instalacjach ogrzewania wodnego sterowanie może się odbywać dwutorowo – za pomocą termostatów przygrzejnikowych i automatyki kotła. Zadaniem automatyki jest dostosowanie wydajności kotła do zmieniającego się zapotrzebowania na ciepło i – dzięki temu – ograniczenie ilości spalanego paliwa. Najłatwiej jest regulować systemy grzewcze o małej akumulacyjności, czyli instalacje wyposażone w grzejniki o niewielkiej pojemności wodnej (stalowe płytowe). Najwięcej problemów nastręcza regulacja ogrzewania podłogowego i ściennego ze względu na dużą bezwładność cieplną, wynikającą z akumulowania ciepła przez warstwę betonu pokrywającą rury. Sterowanie nimi za pomocą termostatów jest niedoskonałe, dodatkowo utrudnione jeszcze przez to, że termostaty reagują na ciepło przekazywane przez konwekcję (a tej w ogrzewaniu płaszczyznowym jest mniej niż połowa).

• Termostat kotłowy. To najprostsza i najtańsza metoda, ale, niestety, mało komfortowa. Termostat włącza palnik kotła, gdy temperatura wody w instalacji spada poniżej ustalonej wartości, i wyłącza go, kiedy woda ponownie osiągnie wymaganą temperaturę. Użytkownik musi go ręcznie przestawić, gdy w domu zrobi się za chłodno lub zbyt gorąco. Trudno w taki sposób racjonalnie gospodarować energią, zwłaszcza gdy zmiana temperatury nastąpi podczas nieobecności domowników. Nie jest to też zbyt wygodne.
• Regulator pokojowy (termostat). Dzięki wbudowanemu czujnikowi reaguje on na zmiany temperatury w pomieszczeniu i zgodnie z nimi włącza i wyłącza kocioł, z którym jest połączony przewodem elektrycznym bądź komunikuje się drogą radiową. Najprostsze regulatory – mechaniczne – mają wbudowany bimetal, który po przekroczeniu nastawionej pokrętłem temperatury rozłącza obwód elektryczny i w ten sposób wyłącza kocioł. Ich dokładność jest raczej niewielka. Znacznie dokładniejsze są regulatory elektroniczne z wyświetlaczem ustawionej przez użytkownika temperatury. Mogą sterować kotłami wyposażonymi w palniki modulacyjne. Regulacja mocy nie odbywa się wtedy dwustopniowo przez włączanie i wyłączanie palnika, ale w sposób ciągły. Wydajność kotła płynnie dostosowuje się do chwilowego zapotrzebowania na ciepło. Regulator pokojowy jest lepszy od termostatu na kotle, bo samoczynnie reaguje na zmieniające się warunki, dzięki czemu temperatura w domu utrzymuje się mniej więcej na stałym poziomie bez ingerencji użytkownika. Dzięki temu zapewniony jest zarówno komfort, jak i mniejsze zużycie paliwa.
  Regulator z czujnikiem temperatury montuje się około 1,5 m nad podłogą (temperatura w pomieszczeniu zmienia się wraz z wysokością – jest inna przy podłodze, inna pod sufitem). Należy go chronić przed działaniem czynników, które mogłyby zakłócać jego wskazania: przeciągiem, promieniami słońca, ciepłem wydzielanym przez oświetlenie, kominek, kuchenkę, piekarnik lub inne urządzenia elektryczne. Z podobnych powodów w pomieszczeniu z regulatorem nie powinno się montować zaworów grzejnikowych z głowicami termostatycznymi. Mogłoby bowiem dojść do sytuacji, w której regulator włączy kocioł, ale temperatura w pomieszczeniu nie będzie wzrastać, bo głowica termostatyczna przymknie zawór grzejnikowy. Jeśli temperatura w pomieszczeniu nie będzie się podnosić, regulator nie wyłączy kotła i ten będzie niepotrzebnie podgrzewał wodę w całej instalacji.
  Regulator stanie się zupełnie bezużyteczny, kiedy się go zabuduje. Zmiany temperatury w pomieszczeniu nie będą wtedy przez niego odbierane.
• Regulator pogodowy. Daje największe możliwości, ale i za najwyższą cenę. Dzięki regulacji pogodowej temperatura wody w instalacji grzewczej (niezbędna do utrzymania żądanej temperatury w pomieszczeniu) jest automatycznie dostosowywana do aktualnej temperatury zewnętrznej. Regulator pogodowy musi być wyposażony w czujnik temperatury umieszczony na zewnątrz domu. Kiedy na dworze zmienia się temperatura, czujnik przekazuje tę informację do regulatora, jeszcze zanim zacznie się zmieniać temperatura w pomieszczeniu. Regulator pogodowy dostosowuje wtedy temperaturę wody grzewczej do warunków zewnętrznych i temperatura w pomieszczeniu nie ulega zmianie. Jego reakcja następuje szybciej niż regulatora pokojowego, który zaczyna działać dopiero wtedy, gdy na skutek zmiany temperatury zewnętrznej zmieni się temperatura w pomieszczeniu. Zanim sygnał z regulatora pokojowego spowoduje zmianę temperatury wody grzewczej, mija jeszcze trochę czasu, w którym temperatura w pomieszczeniu nadal ulega zmianie.

Jak dobrać regulator?

Każdy dom ma inną zdolność akumulacji ciepła i inne jego straty. Zależą one od kombinacji wielu czynników, m.in.: bryły budynku, materiałów, z jakich jest zbudowany, położenia geograficznego, wielkości okien, rodzaju instalacji grzewczej. Dlatego w każdym domu – w celu utrzymania zadanej temperatury w pomieszczeniach – poszczególnym wartościom temperatury zewnętrznej odpowiadają nieco inne wartości temperatury wody zasilającej instalację c.o. Zależność między tymi wartościami nazywana jest krzywą grzania. Regulator pogodowy kupujemy z fabrycznie ustawioną krzywą grzania, która niekoniecznie odpowiada charakterystyce naszego domu i naszej instalacji. Można ją przestawić odpowiednimi pokrętłami. Jeśli wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej w domu zaczyna się robić zimno, należy zmienić pochylenie krzywej grzania na bardziej strome. Można je zwykle ustawiać w zakresie od 0,2 (najmniejszy wzrost temperatury wody w instalacji – krzywa prawie pozioma) do 3,0 (największy wzrost temperatury wody w instalacji – krzywa wznosząca się stromo). Jeżeli niezależnie od tego, jak ciepło jest na zewnątrz, w domu cały czas jest za zimno, można przesunąć krzywą grzania równolegle w górę, kiedy zaś jest za ciepło – w dół. Regulator jest zwykle tak wyskalowany, aby przesunięcie o jedną jednostkę odpowiadało zmianie temperatury w pomieszczeniu o 1°C. Po zainstalowaniu w naszym domu automatyki pogodowej trzeba więc co najmniej przez kilka dni eksperymentować. Są regulatory pogodowe, które samoczynnie adaptują krzywą grzania do warunków konkretnego domu. W tym celu muszą być dodatkowo wyposażone w czujnik temperatury w pomieszczeniu. Po wstępnym ustawieniu przez użytkownika regulator przez kilka dni dobiera parametry krzywej grzania tak, aby w pomieszczeniu panowała stała temperatura. Regulatory przeznaczone do konkretnego modelu kotła mają zwykle krótkie przewody, co wymusza zamontowanie ich w wyznaczonym miejscu w obudowie kotła.

Dodatkowe funkcje regulatorów

Regulatory mogą mieć dodatkowe funkcje. Najpopularniejsza z nich to okresowe obniżanie temperatury. Proste regulatory umożliwiają ustawienie w ciągu doby jednego okresu, w którym temperatura będzie obniżona o określoną wartość. Droższe modele mają zegary tygodniowe pozwalające zaprogramować wiele okresów obniżenia temperatury – każdego dnia tygodnia w innych godzinach. W każdym można ustawić inną temperaturę, np. 19°C w nocy i 16°C podczas nieobecności domowników. Takie obniżanie temperatury daje kilkunastoprocentowe oszczędności energii, a użytkownik nie musi pamiętać o ręcznym przestawianiu regulatora. Dodatkowo automatyka może sprawić, że kocioł zaczyna grzać mocniej na kilkadziesiąt minut przed powrotem mieszkańców do domu, dzięki czemu wchodzą oni do już ogrzanych pomieszczeń.

Automatyka grzewcza do ogrzewania podłogowego

Jeśli powierzchnia „grzejnika podłogowego” (powierzchnia podłogi z ogrzewaniem podłogowym) jest duża, wskazane jest zainstalowanie mieszaczy już w pomieszczeniu kotłowni. Mieszacze (zawory trójdrogowe) kontrolują temperaturę wody zasilającej ogrzewanie podłogowe. Kocioł podgrzewa wodę do temperatury na przykład 65°C i jest ona kierowana do grzejników. Wodę o temperaturze odpowiedniej do zasilania ogrzewania podłogowego (45–55°C) otrzymuje się przez zmieszanie wody zasilającej z powrotną. Jeśli temperatura wody opuszczającej kocioł będzie wyższa (na przykład 75°C), obniżenie jej do poziomu odpowiedniego do zasilania ogrzewania podłogowego powinno być dwustopniowe, na przykład przez zastosowanie zaworu cztero- i trójdrogowego na przewodzie zasilającym kocioł. Pojedyncze pomieszczenia o małej powierzchni można ogrzewać za pomocą istniejącej instalacji grzewczej po zastosowaniu specjalnych modułów regulacyjnych Unibox. Są to kasety z zamontowanym wewnątrz – zależnie od wersji – zaworem z nastawą wstępną, ogranicznikiem temperatury lub obydwoma elementami jednocześnie oraz zaworami odpowietrzającymi i innymi dodatkowymi elementami. Moduły Unibox montuje się na ścianie ogrzewanego pomieszczenia. Nie wymagają zasilania elektrycznego. Zależnie od wersji mogą kontrolować:

• temperaturę panującą w pomieszczeniu

• temperaturę wody grzejnej (zasilającej)

• obie te wartości jednocześnie.

Regulacja odbywa się w wyniku zadziałania zaworów termostatycznych. Przed podjęciem decyzji o zakupie regulatora warto zapoznać się ze sposobem jego obsługi. Programowanie urządzenia wyposażonego w liczne funkcje może się okazać dość skomplikowane, co utrudnia korzystanie w pełni z zaawansowanego regulatora. Ponadto zawsze należy się upewnić, jaki regulator może pracować z kotłem, który mamy lub zamierzamy kupić. Nie wszystkie urządzenia są kompatybilne. Producenci kotłów często nie chcą udzielać gwarancji na kocioł sterowany regulatorem innej firmy.