Sterowanie obiegami grzewczymi w systemach pomp ciepła STIEBEL ELTRON
Pompa ciepła jest urządzeniem dostarczającym ciepło do budynku, jednak zasadniczym jej zadaniem w przypadku pracy na CO jest utrzymywanie zadanej temperatury w buforze. Wraz z rozwojem technologii, automatyka pomp ciepła stawała się coraz bardziej rozbudowana. Jej funkcje powiększyły się między innymi o możliwość obsługi dodatkowych obiegów grzewczych.
W automatyce WPM System możliwe jest wykorzystanie, aż 5 obiegów grzewczych, z czego 4 mogą być obiegami mieszającymi. Moduł WPM – automatyka podstawowa umożliwia sterowanie jednym obiegiem bezpośrednim i dwoma mieszającymi.
Aby użyć dodatkowych 2 obiegów mieszających potrzebujemy rozszerzenia WPE. Oczywiście żeby używać więcej niż jednego obiegu grzewczego potrzebujemy w instalacji bufora wpiętego w formie sprzęgła. W takim przypadku pompa przed buforem (pompa wymuszająca przepływ przez pompę ciepła) jak i pompy za buforem (pompy wymuszające przepływ przez instalację) mogą działać niezależnie.
Rysunek 1 Schemat przyłączy WPM System
Ilość obiegów grzewczych zależy między innymi od rodzaju instalacji oraz efektu jaki chcemy osiągnąć. W prostych instalacjach (np. tyko ogrzewanie podłogowe) zwykle wystarczy jeden obieg grzewczy. Jeśli instalacja wymaga różnych temperatur zasilania (np. ogrzewanie podłogowe oraz grzejnikowe) zalecane jest stosowanie układów mieszających w obiegach wymagających niższej temperatury.
Najprostszym system jest instalacja bez bufora – możemy ją zastosować tylko w określonych sytuacjach. W tym przypadku mamy do dyspozycji tylko jeden, bezpośredni obieg grzewczy.
Temperatura uzyskana przez pompę ciepła jest przekazywana bezpośrednio na obieg grzeczny. W takim przypadku nie potrzebujemy dodatkowych czujników poza zewnętrznym X1.3. Pompa obiegowa sterowana jest z wyjścia X2.6 w sterowniku WPM. W tym przypadku pompa kontroluje zadaną temperaturę obiegu grzewczego przy pomocy czujników wbudowanych.
Rysunek 2, Pompa ciepła w układzie bezpośrednim
W instalacji, gdzie mamy zbiornik buforowy wpięty w formie sprzęgła hydraulicznego również możemy zastosować bezpośredni obieg grzewczy, jak na poniższym rysunku. W tym przypadku potrzebujemy czujnika zewnętrznego X1.3, oraz czujnika bufora X1.4.
Pompa ładująca bufor jest sterowana z wyjścia X2.6, natomiast pompa obiegu bezpośredniego z wyjścia X2.3. W takim układzie dla pompy ciepła najważniejszy jest czujnik bufora – to przy jego pomocy pompa kontroluje temperaturę – jego wskazania decydują czy pompa powinna zacząć pracować.
Rysunek 3 Pompa ciepła z buforem oraz obiegiem bezpośrednim
Do powyższego układu możemy dodać kolejne obiegi grzewcze mieszające – każdy taki obieg wymaga wpiętego czujnika zasilania. Dla przykładu schemat z dodatkowym obiegiem mieszającym jest pokazana na rysunku numer 3.
W obiegu grzewczym numer dwa musimy wpiąć czujnik obiegu grzewczego w wejście X1.6, pompę obiegową w wyjście x2.4, silnik zaworu mieszającego w wyjście X2.14. Automatyka rejestruje temperaturę zasilania obiegu przy pomocy czujnika. Na podstawie odczytów jest w stanie wysterować zawór mieszający, aby obniżyć temperaturę zasilania do temperatury zadanej.
Takie układy powinny być stosowane w instalacjach gdzie mamy różne temperatury zasilania dla poszczególnych obiegów grzewczych – np. ogrzewanie podłogowe i grzejnikowe. Siłowniki mieszacza musi być zasilany napięciem 230V, czas przełączania możemy dostosować w automatyce.
Rysunek 4 Pompa ciepła z buforem, obiegiem bezpośrednim oraz mieszającym.
Powyższy układ możemy rozbudować o kolejne obiegi grzewcze w analogiczny sposób. Poniższa tabela prezentuje miejsca wpięcia tych elementów.
Każdy z obiegów grzewczych umożliwi zadanie indywidulanej krzywej grzewczej, w zależności od wymagań danego obiegu. Krzywa grzewcza jest funkcją, która określa temperaturę czynnika grzewczego na podstawie temperatury zewnętrznej. Interpretację graficzną niektórych z krzywych grzewczych prezentuje poniższy rysunek.
Rysunek 5 Różne krzywe grzewcze
Każdy obieg grzewczy jest inny i potrzebuje innych temperatur zasilania, aby utrzymać komfort temperatury w obrębie danego obiegu. Jednocześnie, aby pompa ciepła mogła działać ekonomicznie kluczowe jest prawidłowe nastawienie krzywej grzewczej.
Regulacja temperatury zasilania odbywa się przy pomocy dwóch parametrów – „temperatura komfortowa/eko” oraz „nachylenie krzywej grzewczej”. Temperatura komfortowa jest niczym innym jak temperaturą zasilania obiegów grzewczych, kiedy temperatura zewnętrzna wynosi 20°C.
Nachylenie krzywej grzewczej odpowiada za szybkość wzrostu temperatury zasilania w zależności od temperatury zewnętrznej. Bardzo dobrze można to zauważyć na powyższym wykresie. Prawidłowe wyregulowanie krzywej grzewczej umożliwia uzyskanie stałej temperatury w pomieszczeniach w różnych temperaturach zewnętrznych.
Każdy z obiegów grzewczych może mieć możliwość chłodzenia (o ile pompa ciepła posiada funkcję chłodzenia oraz gdy obieg grzewczy dopuszcza taką możliwość). Aby uaktywnić możliwość chłodzenia niezbędny jest sterownik pokojowy FET oraz czujnik chłodu X1.11 w górnej części bufora.
Obieg, który ma chłodzić wymaga zastosowania FET-a, dzięki temu mamy możliwość kontrolowania punktu rosy, czyli zapobiec ewentualnemu skropleniu się wody z powietrza na podłodze (w przypadku chłodzenia podłogowego). Dodatkowo FET umożliwia sterowanie danym obiegiem z pomieszczenia oraz ma możliwość kontrolowania temperatury zadanej danego obiegu.
Rafał Rechnio
Doradca Techniczny Techniki Systemowej w STIEBEL ELTRON Polska
Zobacz też:
Pompa ciepła – tak czy nie? Dlaczego warto?
Pompy ciepła – ranking TOP5 polecanych modeli
Jak dobrać pompę ciepła?
Ile kosztuje pompa ciepła oraz czy się opłaca?
Pompa ciepła monoblok czy split – co wybrać?