Pytania techniczne

Coraz częściej klienci decydują się na zakup kolektorów słonecznych. Stają jednak przed decyzją jakiego dokonać wyboru: kolektory płaskie czy kolektory próżniowe?

Podstawową rzeczą różniącą kolektory jest ich budowa. Warunkuje ona wydajność oraz parametry pracy.

Kolektory płaskie

Pewny i szybki montaż na dachu o różnym kącie nachylenia gwarantują specjalnie do tego skonstruowane zestawy montażowe, które są wykonane ze stali nierdzewnej bądź aluminium.

Bezawaryjne i trwałe połączenia są możliwe dzięki unikatowemu systemowi złączy elastycznych pomiędzy kolektorami.

Gwarancję wieloletniej eksploatacji i wysokiej szczelności zapewnia wykonana z aluminiowej blachy, malowanej proszkowo zwarta obudowa wannowa.

Izolacja termiczna najwyższej jakości – z zagęszczonej skalnej wełny mineralnej powoduje zminimalizowanie straty ciepła do otoczenia.

Ultradźwiękowa technologia łączenia blachy absorbera z systemem miedzianych rurek sprawia, że przekaz energii cieplnej do systemu grzewczego jest doskonały.

Na najlepsze parametry przetwarzania promieniowania słonecznego mają wpływ: zastosowanie absorbera z blachy miedzianej lub aluminiowej, pokrytej wysokoselektywną warstwą absorpcyjną oraz pryzmat szyby solarnej o wysokiej przepuszczalności promieniowania słonecznego.

Z reguły kolektory słoneczne są wykorzystywane do przygotowania ciepłej wody. Można je stosować nie tylko do niewielkich instalacji (domki jednorodzinne) ale również do budowy dużych systemów (np. obiekty użyteczności publicznej), czy do wspomagania ogrzewania budynków lub ogrzewania wody w basenach kąpielowych.

Kolektory próżniowe

Ich sprawność jest wyższa od kolektorów płaskich ponieważ absorber mają umieszczony w szklanej rurze próżniowej. Jeśli chodzi o energooszczędność są to najbardziej polecane kolektory. Potrafią ogrzać wodę nawet gdy jest zima bo odbierają ciepło z rozproszonego promieniowania.

Pamiętając o utrzymaniu jednakowego kąta nachylenia wszystkich absorberów trzeba każdy z nich ustawić ręcznie w optymalnej pozycji dla pracy urządzenia.

Możemy podzielić je na dwa najbardziej popularne typy:

1. Kolektory rurowe z bezpośrednim przepływem czynnika roboczego/grzewczego – wewnątrz szklanej rury próżniowej są dwie rurki zamontowane współosiowo. Zimny czynnik grzewczy wpływa do absorbera wewnętrzną rurką natomiast ogrzany wraca do instalacji rurką zewnętrzną.

2. Kolektory rurowe z rurkami cieplnymi (tzw. heat-pipe) – jest tu zastosowana wyższa technologia co sprawia, że mamy gwarancję wyższej sprawności w przeciągu całego roku. Z absorbera podczas odparowywania cieczy znajdującej się w rurce odbierana jest energia promieniowania słonecznego. Musi to być ciecz, która paruje w niskiej temperaturze (np. alkohol). Kolektor musi być nachylony minimum pod kątem 20° ażeby ciecz mogła łatwo cyrkulować w rurce cieplnej.

Wybór kolektora powinien być spowodowany m.in. zapotrzebowaniem ciepłej wody w ciągu roku – czy zużycie latem w porównaniu do zimy jest większe czy porównywalne. Jeśli nie to śmiało można wybrać kolektory płaskie. Jednak jeśli zimą zapotrzebowania na ciepłą wodę jest równie duże jak latem wtedy przychylamy się do zakupu kolektorów próżniowych. W porównaniu do płaskich, w okresie jesienno-zimowym są wydajniejsze gdyż nie tylko pochłaniają promieniowanie bezpośrednie ale też to rozproszone przez chmury.

Mówiąc o montażu kolektory próżniowe są mniejsze co powoduje prostszy montaż i zajęcie mniejszej powierzchni dachu. Można je montować zarówno na dachu jak i elewacji, w pionie i w poziomie.

Jednak kolektory płaskie są bardziej elastyczniejsze. Montując je w konstrukcji dachu zastępują one fragment pokrycia (a my oszczędzamy tym samym na materiale pokryciowym). Ale to rozwiązanie najlepiej stosować na etapie projektu lub budowy domu.

W porównaniu do kolektorów płaskich zakup kolektorów próżniowych jest droższy (w granicach 20%).

Za zakupem kotła elektrycznego przemawia wiele argumentów:

  • cena – generalnie jest niższa od cen kotłów olejowych lub gazowych o podobnych mocach

  • komfort i wygoda w użyciu – nie wymaga budowania komina oraz usuwania popiołu (nie ma ryzyka zaczadzenia)

  • sprawność – bardzo wysoka (prawie 100%)

  • montaż – można go zamontować w dowolnym pomieszczeniu w domu, zajmuje on bardzo mało miejsca

Kotły elektryczne charakteryzują się prostą budową – są lekkie, małe i przeważnie w wersji wiszącej. Grzałka w kotle jest źródłem ciepła, to metalowy drut oporowy w osłonie miedzianej, stalowej lub mosiężnej. Jest zabezpieczona osłoną, która chroni przed kontaktem z wodą.

Bez problemu kotły elektryczne współpracują z zasobnikiem c.w.u. przez co dane urządzenie służy nie tylko do ogrzewania ale także zapewni ciepłą wodę dla mieszkańców domu. Oczywiście kotły stojące również są dostępne – są wyposażone w zasobnik i zazwyczaj mają dużą moc.

Żeby kocioł działał prawidłowo powinien mieć na wyposażeniu pompę obiegową i przeponowe naczynie zbiorcze. Termostat i zawór bezpieczeństwa chronią przed „ewentualnym” uszkodzeniem kotła, natomiast ograniczniki poboru prądu przed przeciążeniem domowej instalacji elektrycznej. Dodatkowo kotły elektryczne mają tzw. układ przeciw zamarzaniowy, tzn. że możemy ustawić termostat tak, że gdy temperatura spadnie poniżej danej wartości to kocioł się włączy.

Na wyposażeniu kotła powinna się również znaleźć grupa bezpieczeństwa – naczynie zbiorcze, manometr, zawór bezpieczeństwa. Gdyby nie wspomniana grupa bezpieczeństwa mogłoby dojść do poważnego uszkodzenia kotła gdyż to ona przeciwdziała nadmiernemu wzrostowi ciśnienia wody w instalacji grzewczej. Na wyposażeniu może być również czasowy programator,który zapewnia pracę wg zaleceń/wytycznych domowników.

Decydując się na zakup kotła elektrycznego trzeba:

  • wystąpić do rejonu energetycznego w celu zwiększenia przydziału mocy – musimy się liczyć z tym, że trzeba przerobić instalację.

  • sprawdzić jakiej mocy kocioł można podłączyć bez koniecznych przeróbek.

  • sprawdzić czy dla kotła został przyznany znak CE, który jest bardzo ważny gdyż gwarantuje bezpieczeństwo użytkowania.

  • żeby nie doszło do porażenia użytkownika prądem instalacja musi być uziemiona
    dopasować rodzaj uziemienia do wybranej ochrony przeciwpożarowej ( najczęściej jest stosowany wyłącznik różnicowo – prądowy a do szyny wyrównawczej podłącza instalację grzewczą).

Atmosferyczny kocioł gazowy bezpowrotnie traci ciepło spalin wyrzucając je do atmosfery. Natomiast kotły kondensacyjne maksymalnie wykorzystują ciepło spalin zanim wyrzucą je do atmosfery.

Temperatura spalin kotła kondensacyjnego jest znacznie niższa w stosunku do kotłów tradycyjnych. Zjawisko kondensacji spalin zachodzi gdy ich temperatura jest schłodzona do tzw. punktu rosy. W przypadku kotłów gazowych jest to 57°C a 47°C dla kotłów olejowych.

Atmosferyczne kotły ze względu na swoją budowę nie są przystosowane do pracy na niskich temperaturach spalin. W konsekwencji pracują na temperaturach wyższych niż punkt rosy, zwykle jest to 100°C.

Zjawisko kondensacji jest umożliwione poprzez schłodzenie spalin. Kondensacja oparta jest na wykropleniu wody ze spalin. Wiąże się to z wytworzeniem dodatkowej ilości ciepła, które wykorzystywane jest w celach grzewczych budynku wpływając na obniżenie kosztów eksploatacji.

Sprawność kotła do 109%?

Z logicznego punktu widzenia urządzenie nie może mieć sprawności powyżej 100%. Tajemnica tak wysokiej sprawności kryje się w sposobie jej obliczania. Podczas wcześniejszych obliczeń sprawności kotłów najistotniejszym czynnikiem była wartość opałowa paliwa. Zjawisko skraplania pary wodnej nie było uwzględniane w wyliczeniach sprawności ponieważ możliwości konstrukcyjne urządzeń nie były do tego dostosowane. Sposób wyliczania sprawności nie został zmieniony w związku z tym do wartości opałowej doliczana jest energia wytworzona w procesie skraplania pary wodnej co sprawia, że w danych technicznych pojawia się sprawność 109%.

W przypadku gdy chcemy określić rzeczywistą sprawność kotła musimy podczas obliczeń wziąć pod uwagę ciepło spalania, które jest określane podczas całkowitego i zupełnego spalania paliwa jak również ciepło porównywalne, które zawarte jest w parze wodnej spalin.

Wartość opałowa jest sumą ilości ciepła pozyskanego przy zupełnym i całkowitym spalaniu paliwa uwzględniając odprowadzenie przy tym procesie pary wodnej w postaci lotnej.

Biorąc pod uwagę ciepło spalania można wysunąć wniosek, że sprawność kotła kondensacyjnego waha się od 98%, natomiast sprawność kotła atmosferycznego jest w granicach 82%.

Zapewnienie komfortu cieplnego ogrzewanych pomieszczeń jest uwarunkowane mocą kotła, którego dobierzemy. Odpowiedni dobór urządzenia grzewczego wpływa na wysokość kosztów eksploatacyjnych w naszym domu.

W trakcie doboru kotła należy wziąć pod uwagę:

  • powierzchnię budynku

  • rodzaj jego ocieplenia

  • typ instalacji centralnego ogrzewania itp.

W przypadku zbyt małej mocy urządzenia w stosunku do zapotrzebowania na ciepło, kocioł nie będzie w stanie utrzymać odpowiedniej temperatury zasilania, umożliwiającej dogrzanie pomieszczeń do pożądanych temperatur. Natomiast jeśli moc kotła jest przewymiarowana, temperatura na kotle może być zbyt wysoka ponieważ centralne ogrzewanie nie będzie mogło odebrać wytworzonej energii. W konsekwencji urządzenie może wejść w tryb awarii, przegrzewać budynek oraz wytwarzać dużo substancji zanieczyszczających kocioł tzw. smolenie kotła.

Podczas swojej pracy nieprawidłowo dobrany kocioł zmniejsza swoją sprawność i podwyższa koszty eksploatacyjne budynku. W związku z powyższym istotne jest aby dobór mocy kotła wykonany był przez projektanta bądź profesjonalną i doświadczoną firmę z branży hydraulicznej.

Zapotrzebowanie budynku na moc cieplną wynosi od 15 do 40 W/m3. Nominalna moc określona na urządzeniu wielopaliwowym jest uzależniona od rodzaju paliwa z jakiego kocioł korzysta. Rzeczywista moc kotła będzie inna przy spalaniu węgla czy drewna, ponieważ zależy od wartości opałowej paliwa.
Kolejnym czynnikiem określającym nominalną moc kotła jest jego zanieczyszczenie, zmienne obciążenie cieplne oraz dodatkowe straty energetyczne budynku. W związku z tym deklarowana moc kotłów podawana przez producentów może różnić się od wartości uzyskanych w rzeczywistości.

Kotły na paliwa stałe powinny mieć o 10-15% więcej mocy cieplnej w stosunku do zapotrzebowania.

Rozwój nowoczesnych technologii w segmencie ogrzewnictwa w Polsce uwidacznia w sposób szczególny w ostatnich latach trend w kierunku energooszczędności instalacji.

Surowce kopalne takie jak: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, gaz i ropa naftowa, są ograniczone. Ceny tych paliw od wielu lat utrzymują tendencję rosnącą. Dlatego opłacalne pod względem ekonomicznym jest odzyskiwanie energii cieplnej oraz pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych. Nowoczesne technologie takie jak pompy ciepła umożliwiają pozyskanie znacznych ilości energii odnawialnej.

Pompy ciepła możemy podzielić na 3 rodzaje:

  • pompa typu powietrze-woda

  • pompa typu woda-woda

  • pompa typu solanka-woda

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła, jest to urządzenie które pobiera ciepło ze źródła o niższej temperaturze (dolne źródło ciepła) i przekazuje ciepło do źródła o temperaturze wyższej (górne źródło ciepła).

Obieg pompy ciepła jest podobny do obiegu chłodniczego. Zamiana roli parownika i skraplacza.  W przypadku pomp ciepła typu solanka-woda, ciekły czynnik roboczy, którym jest najczęściej glikol, jest pod niskim ciśnieniem w parowniku. Kiedy czynnik roboczy paruje następuje zasysanie go poprzez sprężarkę, która spręża odparowany czynnik,  gdzie podnosi się jego ciśnienie i temperatura.  Poprzez sprężarkę gaz  trafia do skraplacza, w którym oddaje ciepło wodzie grzewczej omywającej skraplacz. Para zostaje schłodzona i skrapla się. Na koniec czynnik skroplony poprzez zawór rozprężający wraca do parownika, czemu towarzyszy zmniejszenie ciśnienia i temperatury.

Najważniejszym elementem systemu z pompą ciepła jest dobrze wykonana instalacja dolnego źródła ciepła. Na rynku są dostępne również nowoczesne moduły, które są połączeniem rekuperacji z dolnym źródłem do pomp ciepła, mające na celu schłodzenie powietrza nawiewanego do pomieszczeń. Firma Aspol-FV jest producentem modułu cooler, który działa na takiej właśnie zasadzie.

Jeśli interesuje nas pompa ciepła, istotnym parametrem jest m.in.:

  • zapotrzebowanie na ciepło budynku – zależy od wielu czynników m.in.: powierzchni użytkowej lub kubatury budynku, technologii budowy, ocieplenia ścian i dachu, ilości i rozmieszczenia otworów okiennych oraz drzwiowych

  • współczynnik wydajności grzejnej, który jest miarą sprawności danego urządzenia w odniesieniu do doprowadzonej pracy. Współczynnik ten zależy głównie od różnicy temperatur, im mniejsza ΔT tym korzystniejsza praca pompy ciepła współczynnik COP, który jest parametrem służącym do oceny efektywności pompy. Współczynnik ten określa stosunek dostarczonej mocy grzewczej do mocy elektrycznej potrzebnej do napędu sprężarki. Współczynnik ten jest tym wyższy im niższa jest różnica temperatur dolnego i górnego źródła, dlatego tez systemy grzewcze charakteryzujące się niską temperatura pracy np.: przy wykorzystaniu ogrzewania podłogowego, osiągają wysokie współczynniki efektywności pompy ciepła

Zalety zastosowania pompy ciepła to:

  • urządzenie latem działa na zasadzie funkcji chłodzenia, natomiast zimą grzeje

  • pompa ciepła jest urządzeniem potrzebującym tylko energii elektrycznej

  • pozwala znacznie zmniejszyć emisję CO2, wpływa na zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska naturalnego

  • pompa ciepła jest to rozwiązanie, które redukuje emisję CO2, wykorzystuje odnawialne źródło energii, dlatego w większości krajów członkowskich można ubiegać się o dofinansowanie

  • urządzenia te charakteryzują się cichą pracą

  • niskie koszty podczas eksploatacji urządzenia

Najlepszym wyborem przed realizacją systemu ogrzewania jest skorzystanie z doświadczonej firmy, która zapewni nam obsługę w zakresie projektu, fachowe doradztwo doboru kotła oraz wykonawstwa jak również zapewni nam serwis zastosowanych urządzeń.

Moc kotła – Jednym z podstawowych błędów jakie są popełniane przy instalacjach centralnego ogrzewania jest zły dobór mocy kotła do użytkowanego budynku. Przede wszystkim musimy pamiętać o tym, że każdy dom jednorodzinny o przybliżonej powierzchni będzie miał inne zapotrzebowania energetyczne. Duży wpływ przy doborze kotła mają czynniki tj. straty ciepła budynku, rodzaj  instalacji wewnętrznych, zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, rodzaj zastosowanych okien, typ wentylacji a także wiele innych uwarunkowań. Aby móc określić zapotrzebowanie na ciepło naszego domu należy uwzględnić w projekcie instalacyjnym wszystkie powyższe czynniki.

Rodzaj kotła – Kolejnym z wyborów jaki musimy dokonać jest rodzaj kotła. Kotły gazowe( kondensacyjne) w okresie niskiego zapotrzebowania cieplnego wykorzystuje o wiele mniej mocy palnika niż w okresie zimowym, natomiast kotły stałopalne pracują efektywnie przy swej nominalnej mocy. Jeżeli zdecydujemy się na kocioł na paliwo stałe niezbędnym czynnikiem do jego poprawnej pracy jest dobór odpowiedniego paliwa, jeżeli zlekceważymy to bądź dobierzemy zły opał, musimy się liczyć z jego niepoprawną pracą co może prowadzić do konieczności wymiany poszczególnych elementów kotła.

Komin – Następnym czynnikiem który wpływa na poprawną pracę instalacji centralnego ogrzewania jest komin, a dokładnie jego średnica. Przy kondensatach średnica komina powinna być 12,5-18 cm natomiast przy kotłach stałopalnych musimy wybudować komin o większej średnicy: 18-27 cm. W przypadku gdy komin będzie miał złą średnice będziemy mieć problemy z ciągłym dymieniem kotła bądź ze zbyt wielką ilością wytwarzanej sadzy.

Dobór grzejników – Kolejnym błędem jaki popełniamy przy tego typu instalacjach jest nieprawidłowy dobór grzejników ich mocy jak i złe umieszczenie w budynku. Wszystkie grzejniki powinny być zamontowane miejscach gdzie nasze straty ciepła są największe np. pod okami. Musimy pamiętać również o odpowiedniej odległości grzejnika od ściany, gdyż będziemy narażeni na nieodpowiednią pracę naszych grzejników. Odstęp od ściany nie powinien być mniejszy niż 10 cm.