envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











7Otaczają nas nowoczesne rozwiązania technologiczne. Dziś doświadczam tego jak nigdy wcześniej – bo z ich pomocą bez większych przeszkód realizuję standardowe obowiązki zawodowe w zupełnie nowych uwarunkowaniach.

W tym kontekście warto porozmawiać o atutach wdrożenia elektroniki również w instalacjach grzewczych, a konkretnie – o stacjach mieszkaniowych, czy też węzłach mieszkaniowych, ale nie tych mechanicznych, opartych na układach różnicy ciśnienia, ale o precyzyjnych elektronicznych urządzeniach, które należy uznać za następców rozwiązań mechanicznych. Przyjrzyjmy się ich funkcjom i możliwościom w zakresie zaopatrzenia budynków w ciepłą wodę użytkową oraz w ciepło.

Moje codzienne obowiązki związane z pracą obecnie przeniosły się do wirtualnej rzeczywistości. Siedzę przy stole, który na co dzień służy mi do wspólnego rodzinnego śniadania i prowadzę rozmowę w wirtualnym pokoju zbudowanym setki kilometrów stąd w „chmurze” z koleżanką, która jeszcze kilka tygodni temu siedziała przy biurku dwa metry ode mnie. Za godzinę przeniosę się do wirtualnej sali, gdzie dla kilkunastu osób przeprowadzę szkolenie, ale nie w taki sposób jak dotychczas. Tym razem nie podam każdemu ręki na przywitanie, nie zapytam, czy może napije się kawy albo jak minęła mu podróż, zanim wyświetlę prezentację na białym ekranie. Tym razem zobaczę jedynie twarze moich słuchaczy na ekranie monitora, a ich głos usłyszę dzięki słuchawkom bezprzewodowym w moich uszach. To będzie „webinarium”, a jego tematem będą „Nowoczesne technologie w instalacjach grzewczych”.

Podczas naszego wirtualnego spotkania będę opowiadał o tym, jak elektroniczne rozwiązania przenikają do naszego codziennego życia i jak wykorzystywane są przez inżynierów projektujących urządzenia przeznaczone do instalacji sanitarnych. Będę również starał się wyjaśnić, dlaczego wypierają one obecnie stosowane rozwiązania albo po prostu je wynoszą na nowy poziom, oferując wyższą sprawność, komfort oraz większe oszczędności. Będziemy także rozmawiać o nowoczesnych aglomeracjach miejskich, w których budynki zaopatrywane są w ciepło oraz chłód z układów sieciowych, ale nie takich, gdzie źródłem jest elektrociepłownia opalana węglem, a takich, gdzie wykorzystujemy energię odnawialną, ciepło odpadowe, nowoczesne systemy produkcji energii. W tym kontekście porozmawiamy również o stacjach mieszkaniowych, czy też węzłach mieszkaniowych, ale znów – nie tych mechanicznych, standardowych, opartych na układach różnicy ciśnienia, ale o precyzyjnych elektronicznych urządzeniach. Bo musicie wiedzieć, że w tej dziedzinie bardzo dużo się zmieniło od czasu, kiedy po raz pierwszy mieliśmy do czynienia w instalacjach z tego typu rozwiązaniem. Opowiem o tym w dalszej części tego artykułu. Zacznijmy jednak od tego, z jakich powodów warto stosować stacje mieszkaniowe w instalacji.

8Co daje nam zastosowanie stacji mieszkaniowych w instalacji?
Z konieczności (ograniczona objętość mojego wywodu) krótko scharakteryzuje jedynie najważniejsze argumenty przemawiające za stosowaniem stacji mieszkaniowych we współczesnym budownictwie. Każdy z nich można oczywiście rozbudować, choćby uzupełniając go o konkretne przykłady.

Uproszczona instalacja (rys. 1., rys. 2.). W przeciwieństwie do instalacji z centralnym przygotowaniem ciepłej wody użytkowej, stacje mieszkaniowe pozwalają ograniczyć ilość przewodów doprowadzanych do mieszkań, eliminując dwa z pięciu przewodów. Takie rozwiązanie może obniżyć nakłady inwestycyjne na wykonanie instalacji. Niezwykle ważne jest przy tym, aby w trakcie porównywania kosztów wykonania brać pod uwagę nie tylko nakłady bezpośrednio związane z zakupem materiałów, ale również czas wykonania oraz ogólne koszty pracy.

Łatwe i przejrzyste pomiary (rys. 1., rys. 2.). W przypadku zastosowania stacji mieszkaniowych pomiar zużycia odbywa się za pomocą licznika ciepła (do celów związanych z ogrzewaniem i produkcją ciepłej wody użytkowej) oraz za pomocą jednego wodomierza pracującego na potrzeby zimnej i ciepłej wody użytkowej. W przypadku tradycyjnych układów mamy do czynienia z dwoma wodomierzami (wody ciepłej i zimnej) i ciepłomierzem. Dodatkowo wymóg dostarczenia ciepłej wody użytkowej w określonym czasie powoduje w pewnych przypadkach konieczność wykonania dodatkowych przewodów cyrkulacyjnych w obrębie mieszkania. Tego typu rozwiązanie sprawia ogromne problemy w sposobie prawidłowego opomiarowania zużycia, ze względu na fakt, że woda cyrkulacyjna nie jest faktycznym zużyciem. Ten problem jest wyeliminowany, gdy zastosuje się stacje mieszkaniowe.

Eliminacja zagrożenia bakteriami Legionella. Lokalne przygotowanie ciepłej wody użytkowej eliminuje zagrożenie rozwoju bakterii Legionella, ponieważ ciepła woda jest produkowana tylko w momencie poboru. W instalacji, w której korzysta się ze stacji mieszkaniowych, nie ma zatem potrzeby wykonywania dezynfekcji termicznej, do wykonywania której obligują zarządcę budynku odrębne przepisy. Warto nadmienić, że procedura dezynfekcji termicznej jest uciążliwa i bardzo często z tego względu dezynfekcja taka nie jest wykonywana.

Uproszczona konserwacja. Największym zagrożeniem dla instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej, niezależnie od tego, czy jest to stacja mieszkaniowa czy kocioł wiszący, jest gromadzenie się kamienia kotłowego w wymienniku ciepła. Im wyższa temperatura ciepłej wody użytkowej, tym wyższe jest ryzyko tworzenia się tego typu osadów. Problem nie dotyczy elektronicznych stacji mieszkaniowych, ponieważ są one wyposażone w elektroniczny regulator, który zapewnia przygotowanie ciepłej wody użytkowej o zadanej temperaturze (bez stosowania zaworów mieszających za wymiennikiem) i temperatura wody w wymienniku jest możliwie minimalna. Dodatkowo zawór regulacyjny obiegu pierwotnego reaguje natychmiastowo po zamknięciu punktu czerpalnego, co zapobiega przegrzewaniu się wody w wymienniku ciepła: efektywność wymiany termicznej jest więc maksymalna, a ryzyko tworzenia się kamienia zminimalizowane.

Komfort użytkowy. Jedną z podstawowych zalet stacji mieszkaniowych jest komfort użytkowania, który jednak uzależniony jest od ich miejsca montażu i wewnętrznej szybkości regulacji. W wersjach mechanicznych stacji mieszkaniowych do sterowania procesem przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystuje się układy hydrauliczne, których zasada działania w dużym uproszczeniu opiera się na różnicy ciśnienia powstałej podczas poboru ciepłej wody użytkowej. Charakterystyka takich układów jest wprost proporcjonalna do ilości wody zużywanej. Sercem elektronicznych stacji mieszkaniowych jest natomiast cyfrowy regulator, który w sposób ciągły steruje pozycją siłowników zaworów dwudrogowych, a przez to kontroluje zarówno pracę instalacji grzewczej w mieszkaniu, jak również przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Takie rozwiązanie sprawia, że sam układ jest niezwykle precyzyjny, a dodatkowo umożliwia korzystanie z szeregu użytecznych funkcji, które opiszę poniżej.

Elektroniczne stacje mieszkaniowe – funkcje ogrzewania
Elektroniczne stacje mieszkaniowe oferowane są w wielu konfiguracjach umożliwiających optymalne dopasowanie produktu do aktualnych potrzeb instalacji. Możemy zatem wybrać wersję:

  • wysokoparametrową – zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji centralnego ogrzewania równą temperaturze w układzie pierwotnym (maksymalnie 85°C) oraz sterowanie typu ON/OFF;
  • średnioparametrową – wyposażoną w dodatkową pompę zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji centralnego ogrzewania w zakresie 45÷75°C oraz sterowanie na zasadzie utrzymania stałej temperatury zasilania instalacji lub w odniesieniu do temperatury wody powracającej z instalacji;
  • niskoparametrową – wyposażoną w dodatkową pompę zapewniającą temperaturę zasilania wewnętrznej instalacji centralnego ogrzewania w zakresie 25÷45°C oraz sterowanie na zasadzie utrzymania stałej temperatury zasilania instalacji lub w odniesieniu do temperatury wody powracającej z instalacji. 

Funkcja utrzymania stałej temperatury zasilania. Cyfrowy regulator w elektronicznych stacjach mieszkaniowych wykonanych w wersji średnio- i niskotemperaturowej, w przypadku otrzymania sygnału zapotrzebowania na ciepło, uruchamia pompę obiegową oraz steruje pozycją otwarcia zaworu regulacyjnego w taki sposób, aby utrzymać stałą temperaturę zasilania. Natomiast w stacjach w wersji wysokoparametrowej, zawór regulacyjny będzie otwarty zgodnie z ustawionym ograniczeniem.

Funkcja utrzymania stałej temperatury powrotu obiegu pierwotnego. Kiedy temperatura powrotu obiegu pierwotnego jest równa lub niższa od ustawionej wartości, cykl pracy elektronicznej stacji mieszkaniowej przebiega podobnie jak podczas realizacji funkcji utrzymania stałej temperatury zasilania. Jeśli wartość temperatury powrotu obiegu pierwotnego wzrośnie powyżej limitu, to:

  • w przypadku zastosowania elektronicznej stacji mieszkaniowej w wersji z pompą –temperatura zasilania zostanie obniżona;
  • jeżeli zastosowana jest stacja w wersji bez pompy – natężenie przepływu zasilania zostanie ograniczone. Takie rozwiązanie jest kluczowe dla zapewnienia wysokiej efektywności energetycznej instalacji, ponieważ:
  • przy takiej samej mocy cieplnej wyższa różnica temperatury oznacza mniejsze natężenie przepływu, a co za tym idzie – możliwość zastosowania przewodów o mniejszej średnicy, a także mniejszą wymaganą moc pomp obiegowych, czyli mniejsze koszty;
  • zyskuje się możliwość efektywnego wykorzystania niskoparametrowych źródeł ciepła, a w przypadku stosowania kotłów kondensacyjnych – wysoką sprawność tych urządzeń. 

Funkcja regulacji pogodowej. Dzięki zastosowaniu dodatkowego czujnika temperatury zewnętrznej, instalacja może być sterowana z wykorzystaniem odpowiednich krzywych grzewczych w zależności od temperatury zewnętrznej.

15Elektroniczne stacje mieszkaniowe – funkcje przygotowania c.w.u.
W zakresie przygotowania ciepłej wody użytkowej elektroniczne stacje mieszkaniowe również mają do zaoferowania szereg praktycznych funkcji.

Funkcja utrzymania stałej temperatury wody. Rozpoczęcie podgrzewu ciepłej wody użytkowej poprzedzone jest otwarciem punktu czerpalnego. Przepływomierz wykrywa pobór wody, a zawór regulacyjny otwiera się w stopniu pozwalającym na uzyskanie ciepłej wody użytkowej o zadanej temperaturze, która jest kontrolowana za pomocą czujników połączonych z regulatorem. Po zakończeniu cyklu, zawór regulacyjny zostaje zamknięty.

Funkcja utrzymania stałej temperatury powrotu obiegu pierwotnego. W przypadku kiedy temperatura powrotu obiegu pierwotnego jest równa lub niższa od ustawionej wartości, cykl pracy elektronicznej stacji mieszkaniowej przebiega podobnie jak w funkcji utrzymania stałej temperatury wody. Jeżeli ten warunek nie jest spełniony, temperatura zasilania jest obniżana (maksymalnie o 7°C, do temperatury, która nie może być mniejsza niż 40°C), w celu przywrócenia temperatury powrotu w ramach ustawionych wartości granicznych. Funkcja utrzymania gotowości podgrzewu wody. W okresie braku rozbioru ciepłej wody użytkowej, jeżeli czujnik wykryje za niską temperaturę wody w stosunku do wartości ustawionej, regulator częściowo otwiera zawór regulujący ciepłą wodę użytkową na wymagany czas (maksymalnie 5 minut), aby doprowadzić wymiennik do stanu, w którym może zapewnić szybką produkcję ciepłej wody użytkowej.

Funkcja sterowania cyrkulacją ciepłej wody użytkowej. Dodatkowo, w okresie braku rozbioru ciepłej wody użytkowej i gdy czujnik wykryje za niską temperaturę wody w stosunku do wartości ustawionej, regulator uruchamia pompę cyrkulacyjną.

Co mieści w sobie stacja elektroniczna oprócz cyfrowego regulatora?
Ale w co w zasadzie, oprócz cyfrowego regulatora, wyposażone są układy nazywane elektronicznymi stacjami mieszkaniowymi? – Zerknijmy na rys. 3, który pokazuje przykładowe rozwiązanie wraz z wyszczególnieniem elementów składowych. Całość to niewątpliwie zaawansowany technologicznie, kompaktowy produkt, który oprócz wielozadaniowości, komfortu użytkowego, precyzji działania i rozliczeń zużycia mediów, zapewnia także komfortowe, ekonomiczne wykonawstwo i obsługę techniczną. Dodam, że w przypadku pokazanej na rysunku stacji mieszkaniowej, która posłużyła mi jako przykład nowoczesnego rozwiązania w tej dziedzinie, istnieje możliwość wykorzystania panelu sterowania jako termostatu mieszkaniowego, jak również stacja ta może zostać podpięta do BMS.
16Tak więc podsumowując: żyjemy w czasach, kiedy szybkość rozwoju technologii osiągnęła niesamowity poziom. Również w dziedzinie instalacji sanitarnych inżynierowie nie zwalniają tempa. I tak jak w życiu codziennym zwykle wybieramy najnowsze rozwiązania, tak również w zakresie instalacji powinniśmy sięgać po nowoczesne urządzenia, którymi niewątpliwie są elektroniczne stacje mieszkaniowe.


 

pi