Sposób montażu zbiornika buforowego – szeregowo czy równolegle?

Zbiornik buforowy jest jednym z elementów instalacji centralnego ogrzewania, którego sposób włączenia do układu hydraulicznego ma istotne znaczenie dla prawidłowej pracy pompy ciepła. W praktyce spotykamy dwa podstawowe sposoby montażu bufora: szeregowy oraz równoległy. Potocznie rozwiązania te określa się również jako montaż bufora „na powrocie” lub „na zasilaniu”.

Wybór właściwego wariantu nie powinien być jednak dokonywany wyłącznie na podstawie mocy pompy ciepła czy pojemności zbiornika. Kluczowe znaczenie mają przede wszystkim: układ odbiorczy instalacji, opory hydrauliczne, wymagany przepływ oraz liczba i rodzaj obiegów grzewczych.

Bufor w układzie szeregowym

Włączenie zbiornika buforowego szeregowo oznacza, że zbiornik znajduje się bezpośrednio w głównym obiegu instalacji. W takim rozwiązaniu przepływ przez instalację odbiorczą zapewnia pompa obiegowa wbudowana w jednostkę wewnętrzną pompy ciepła.

Jest to rozwiązanie stosunkowo proste hydraulicznie i w wielu przypadkach bardzo korzystne. Szczególnie dobrze sprawdza się w instalacjach, w których występuje jeden podstawowy obieg grzewczy, a wymagania dotyczące przepływu nie przekraczają możliwości pompy wbudowanej w jednostkę wewnętrzną.

Zawór nadmiarowo-upustowy – istotny element zabezpieczenia

W przypadku bufora montowanego szeregowo instalacja powinna zostać wyposażona w zawór nadmiarowo-upustowy. Jego znaczenie jest szczególnie duże w systemach ogrzewania płaszczyznowego wyposażonych w automatykę strefową.

Jeżeli poszczególne pętle ogrzewania podłogowego są sterowane za pomocą siłowników termoelektrycznych, w określonych warunkach może dojść do zamknięcia znacznej części, a nawet wszystkich obiegów. W takiej sytuacji pompa obiegowa pracująca w jednostce wewnętrznej pompy ciepła napotyka na bardzo duży wzrost oporów hydraulicznych, a przepływ przez instalację może spaść poniżej wymaganego poziomu.

Konsekwencją może być wystąpienie błędu przepływu i zatrzymanie pracy pompy ciepła.

Zawór nadmiarowo-upustowy pozwala w takiej sytuacji utworzyć krótką drogę przepływu pomiędzy zasilaniem i powrotem. Po osiągnięciu ustawionej różnicy ciśnień zawór otwiera się, zapewniając przepływ przez obejście hydrauliczne. Dzięki temu pompa obiegowa może pracować w warunkach, w których nie jest całkowicie „zdławiona” przez zamknięte obiegi odbiorcze.

Nie oznacza to jednak, że zawór nadmiarowo-upustowy powinien być traktowany jako sposób na kompensowanie nieprawidłowo zaprojektowanej instalacji. Jego zadaniem jest przede wszystkim zapewnienie odpowiednich warunków przepływu w sytuacjach, w których zmienia się konfiguracja obiegów grzewczych.

Wydajność pompy ma kluczowe znaczenie

Przy szeregowym montażu bufora szczególną uwagę należy zwrócić na wydajność pompy obiegowej wbudowanej w jednostkę wewnętrzną pompy ciepła.

Pompa ta musi być w stanie pokonać całkowite opory hydrauliczne instalacji odbiorczej. Należy więc uwzględnić nie tylko sam bufor, ale również rurociągi, armaturę, rozdzielacze, pętle ogrzewania podłogowego, zawory oraz pozostałe elementy instalacji.

Jeżeli przy wymaganym przepływie dyspozycyjne ciśnienie pompy okaże się niewystarczające, instalacja może nie osiągać wymaganych parametrów pracy. W praktyce może to prowadzić zarówno do problemów z uzyskaniem odpowiedniej mocy grzewczej, jak i do nieprawidłowej pracy pompy ciepła.

Dlatego przed zastosowaniem bufora szeregowego warto zestawić charakterystykę pompy obiegowej jednostki wewnętrznej z obliczonymi oporami hydraulicznymi instalacji. Sam fakt, że instalacja jest wykonana jako ogrzewanie podłogowe, nie oznacza jeszcze automatycznie, że pompa wbudowana w pompę ciepła będzie wystarczająca.

Gdzie układ szeregowy sprawdzi się najlepiej?

Dobrym przykładem zastosowania bufora szeregowego jest parterowy budynek jednorodzinny z jednym lub dwoma rozdzielaczami, w którym 100% powierzchni ogrzewanej stanowi ogrzewanie podłogowe.

W takim przypadku instalacja jest stosunkowo prosta, występuje jeden podstawowy poziom temperaturowy, a liczba obiegów hydraulicznych jest ograniczona. Jeżeli dodatkowo opory instalacji mieszczą się w zakresie możliwości pompy obiegowej pompy ciepła, zastosowanie układu szeregowego pozwala zachować prostotę instalacji i ograniczyć liczbę dodatkowych pomp.

Bufor w układzie równoległym

Drugim rozwiązaniem jest równoległe włączenie zbiornika buforowego. W tym wariancie bufor pełni jednocześnie funkcję sprzęgła hydraulicznego, rozdzielając obieg pompy ciepła od obiegów instalacji grzewczej.

Po jednej stronie znajduje się obieg źródła ciepła, czyli pompa ciepła wraz z pompą obiegową wbudowaną w jednostkę wewnętrzną. Po drugiej stronie znajdują się obiegi odbiorcze wyposażone we własne pompy obiegowe.

Takie rozwiązanie pozwala na niezależną pracę pompy obiegu pierwotnego oraz pomp obiegów wtórnych.

Kiedy warto zastosować układ równoległy?

Bufor równoległy znajduje uzasadnienie przede wszystkim w bardziej rozbudowanych instalacjach, w których występuje kilka niezależnych grup hydraulicznych.

Przykładem może być dom, w którym:

• na parterze znajduje się ogrzewanie podłogowe,
• na piętrze zastosowano ogrzewanie grzejnikowe,
• poszczególne obiegi wymagają oddzielnych pomp obiegowych,
• występują różne wymagane przepływy lub temperatury zasilania.

W takim układzie próba bezpośredniego zasilania wszystkich obiegów przez pompę wbudowaną w jednostkę wewnętrzną pompy ciepła może być niekorzystna.

Gdybyśmy zastosowali kilka pomp obiegowych w jednym układzie bez odpowiedniego rozdzielenia hydraulicznego, moglibyśmy doprowadzić do sytuacji, w której na tej samej drodze przepływu pracowałyby jednocześnie: pompa wbudowana w jednostkę wewnętrzną oraz pompy poszczególnych obiegów grzewczych. Taka konfiguracja wymaga szczegółowej analizy hydraulicznej i nie zawsze jest optymalna.

Zastosowanie bufora jako sprzęgła hydraulicznego pozwala rozdzielić te obiegi.

Pompa ciepła i instalacja zaczynają „pracować niezależnie”

W układzie równoległym pompa obiegowa pompy ciepła odpowiada przede wszystkim za zapewnienie odpowiedniego przepływu po stronie źródła ciepła. Z kolei pompy obiegów wtórnych zapewniają przepływ wymagany przez konkretne instalacje odbiorcze.

Ma to szczególne znaczenie w sytuacji, gdy poszczególne obiegi mają odmienne charakterystyki hydrauliczne.

Przykładowo ogrzewanie podłogowe może wymagać dużego przepływu przy stosunkowo niskiej temperaturze zasilania, podczas gdy obieg grzejnikowy może pracować z innymi parametrami. Rozdzielenie hydrauliczne pozwala na bardziej niezależne sterowanie tymi obiegami.

A co w przypadku dużego ogrzewania podłogowego?

Układ równoległy nie jest zarezerwowany wyłącznie dla instalacji mieszanych, czyli takich, w których występują jednocześnie grzejniki i ogrzewanie podłogowe.

Może być uzasadniony również w budynkach, w których 100% powierzchni ogrzewanej stanowi ogrzewanie podłogowe, ale instalacja ma dużą powierzchnię i znaczną liczbę pętli.

Wraz ze wzrostem powierzchni instalacji rosną wymagania dotyczące przepływu. Może się więc okazać, że pompa obiegowa wbudowana w jednostkę wewnętrzną pompy ciepła nie zapewnia wymaganej wydajności dla całego systemu.

Wówczas zastosowanie bufora równoległego oraz odpowiednio dobranych pomp obiegowych po stronie obiegów wtórnych pozwala na zapewnienie wymaganych przepływów bez nadmiernego obciążania pompy wbudowanej w jednostkę wewnętrzną.

Szeregowo czy równolegle? Najważniejsza jest hydraulika

Wybór sposobu montażu bufora nie powinien być dokonywany na zasadzie „zawsze szeregowo” albo „zawsze równolegle”. Oba rozwiązania mają swoje zastosowanie, a o właściwym wyborze powinny decydować parametry konkretnej instalacji.

Można przyjąć następującą praktyczną zasadę:

Bufor szeregowy warto rozważyć przede wszystkim wtedy, gdy instalacja jest prosta, posiada jeden podstawowy obieg grzewczy, a pompa obiegowa pompy ciepła ma wystarczającą wydajność do pokonania oporów całego układu.

Bufor równoległy jest natomiast rozwiązaniem właściwszym w bardziej rozbudowanych instalacjach, w których występuje kilka obiegów, dodatkowe pompy obiegowe, różne grupy hydrauliczne lub zapotrzebowanie na przepływ przekraczające możliwości pompy wbudowanej w jednostkę wewnętrzną.

Podstawowe kryteria wyboru

Przed wyborem sposobu montażu bufora warto więc przeanalizować przede wszystkim:

1. wymagany przepływ instalacji,
2. charakterystykę pompy obiegowej pompy ciepła,
3. opory hydrauliczne całej instalacji,
4. liczbę rozdzielaczy i obiegów grzewczych,
5. obecność dodatkowych pomp obiegowych,
6. rodzaj odbiorników ciepła – ogrzewanie podłogowe, grzejniki lub układ mieszany,
7. sposób sterowania strefowego i możliwość zamykania poszczególnych obiegów,
8. wymagane przepływy i temperatury dla poszczególnych obiegów.

Podsumowanie

Sposób włączenia bufora do instalacji ma bezpośredni wpływ na hydraulikę całego systemu i warunki pracy pompy ciepła. Układ szeregowy jest rozwiązaniem prostym i efektywnym w przypadku niewielkich, jednorodnych instalacji, szczególnie z ogrzewaniem podłogowym. Wymaga jednak dokładnego sprawdzenia, czy pompa obiegowa wbudowana w jednostkę wewnętrzną jest w stanie zapewnić wymagany przepływ przy rzeczywistych oporach instalacji.

Układ równoległy daje natomiast większe możliwości w przypadku rozbudowanych systemów. Bufor pełniący funkcję sprzęgła hydraulicznego pozwala oddzielić obieg pompy ciepła od obiegów wtórnych, które mogą być wyposażone we własne pompy obiegowe.

Najważniejszy wniosek jest więc prosty: bufor nie powinien być dobierany wyłącznie pod kątem jego pojemności. Równie istotny jest sposób jego włączenia w instalację oraz wynikająca z tego hydraulika całego systemu. Prawidłowo zaprojektowany układ powinien zapewniać wymagany przepływ zarówno po stronie pompy ciepła, jak i po stronie instalacji odbiorczej, niezależnie od chwilowej konfiguracji pracujących obiegów.

Jeśli materiał ma trafić do magazynu branżowego, mogę też przygotować jego drugą wersję: bardziej „redakcyjną”, z mocniejszym leadem, śródtytułami, ramką „szeregowo czy równolegle – szybki wybór” oraz propozycją schematu hydraulicznego obu wariantów.