Kocioł na paliwo stałe, który jest w dalszym ciągu popularnym źródłem ciepła, może pracować w instalacjach centralnego ogrzewania w układzie systemu otwartego i zamkniętego.
Czym się różni układ otwarty od układu zamkniętego?
W układzie otwartym woda kotłowa ma kontakt z atmosferą, czyli oddziałuje na nią ciśnienie hydrostatyczne, które zależy od wysokości instalacji. Zabezpieczeniem takiego układu jest naczynie wyrównawcze, które jest montowane w najwyższym punkcie instalacji, a wysokość jego umieszczenia zależy od rodzaju instalacji (grawitacyjna, lub wymuszony – z pompą zamontowaną na powrocie, czy na zasilaniu).
W układzie zamkniętym woda kotłowa nie ma kontaktu z ciśnieniem atmosferycznym. Zabezpieczenie takiego układu zdecydowanie różni się od zabezpieczenia układu otwartego. Podstawowe elementy zabezpieczające taki układ to naczynie przeponowe i zawór bezpieczeństwa z przewodem dopływowym i odpływowym.
Rozprowadzenie medium grzewczego w układzie otwartym odbywa się w sposób grawitacyjny lub wymuszony – przy zastosowaniu pomp obiegowych.
Do głównych zalet takiego układu należą:
- niezawodność – zasada działania opiera się wyłącznie na ciśnieniu hydrostatycznym i różnicach gęstości wody zasilającej i powrotnej;
- ciągłość pracy pomimo przerw w dostawie energii elektrycznej;
- niskie ciśnienie wody w instalacji, mniejsze przepływy.
Układy otwarte stosowane są już jednak bardzo rzadko, ponieważ:
- brak szybkiej reakcji na zmiany w procesie regulacji;
- duża bezwładność cieplna;
- duże koszty wykonania i krótsza żywotność.
Dodatkowo ważnym czynnikiem jaki przyczynił się do wyparcia instalacji układów otwartych to przepis, jaki wszedł w życie, umożliwiający montaż kotłów stałopalnych w układach zamkniętych, opisany w dalszej części artykułu, który jest łatwiejszy niż podłączenie pieca c.o. w układzie otwartym.
Montaż kotła stałopalnego w układzie otwartym
Kocioł stałopalny powinien być zamontowany w pomieszczeniu (kotłowni), które spełnia określone wymagania. Kluczowa powinna być instalacja wentylacji nawiewnej lub ewentualnie samej czerpni powietrza. Dodatkowo należy zapewnić bezpieczne odprowadzenie spalin. W kotłowni powinien znajdować się odpowiedniej średnicy i długości przewód spalinowy, który zapewnia optymalny ciąg kominowy. Dobór średnicy przewodu zależy od mocy i przyłącza kotła.
W układzie otwartym należy zamontować naczynie wyrównawcze. Objętość takiego naczynia powinna wynosić ok 3%-6% objętości zładu wody w instalacji grzewczej. Omawiane naczynie powinno być umieszczone i poprowdzone na takiej wysokości by podczas pracy nie nastąpiła przerwa w przepływie wody oraz istniała możliwość odpowietrzenia układu. Jak już wcześniej zostało wspominane, naczynie wyrównywacze umieszcza się nad źródłem ciepła. Rura bezpieczeństwa powinna mieć odpowiednią średnicę i nie posiadać żadnych załamań. Na rurach bezpieczeństwa wznośnej i opadowej nie należy montować żadnych zaworów. Naczynie wyrównawcze należy zabezpieczyć przed zamarznięciem. Rury bezpieczeństwa wznośna i opadowa powinny być wykonane z materiałów odpornych na wysokie temperatury. Dodatkowo pierwszy odcinek (ok 1,5m) rury przelewowej również powinien być wykonany z materiału, który będzie odporny na wysokie temperatury. Konsekwencją nieprawidłowego doboru naczynia, nieprawidłowych średnic rur, nieprawidłowego prowadzenia rur, będzie niewłaściwe zabezpieczenie instalacji a tym samym jej uszkodzenie.
Jeśli na instalacji mamy zamontowaną pompę obiegową, warto zamontować zawór różnicowy. W razie braku energii elektrycznej, układ będzie pracował w systemie grawitacyjnym poprzez otwarcie się zaworu różnicowego.
Połączenie układu otwartego z układem zamkniętym poprzez zewnętrzny wymiennik ciepła
Płaszcz wodny kotła należy zabezpieczyć przed przegrzaniem montując naczynie wzbiorcze nad samym kotłem. Należy pamiętać by rura wznośna i bezpieczeństwa była wykonana z materiału odpornego na wysokie temperatury i posiadała odpowiednią średnicę. Od naczynia wzbiorczego należy poprowadzić rurę przelewową o odpowiedniej średnicy wykonaną z materiału odpornego na wysokie temperatury o długości co najmniej 1,5m i zakończyć syfonem, aby uniknąć nieprzyjemnych zapachów z instalacji. Przy przejściu na układ zamknięty z otwartego należy pamiętać o zewnętrznym wymienniku ciepła, na który będzie kierowana wysoka temperatura czynnika grzewczego i w kolejnym etapie nastąpi rozbiór ciepła na poszczególne odbiorniki cieplne kotła na paliwo stałe układu zamkniętego.
Poniżej przedstawiono ideowy schemat instalacji c.o. w układzie zamkniętym w połączeniu z układem otwartym.
Montaż kotła stałopalnego w układzie systemu zamkniętego
Montaż kotła stałopalnego w układzie zamkniętym jest również możliwy bez stosowania naczynia wyrównawczego. Jednak konstrukcja takiej kotłowni jest zdecydowania inna. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, do zasilania instalacji ogrzewczej wodnej systemu zamkniętego można stosować kotły na paliwo stało o mocy nominalnej do 300 kW (z zabezpieczeniem w postaci naczynia przeponowe, zawór bezpieczeństwa) pod warunkiem wyposażania w urządzenie do odprowadzania nadmiaru ciepła (zawór zabezpieczenia termicznego przed przegrzaniem, wężownica schładzająca lub bufor ciepła)
Zasada działania zaworu, który jest zamontowany przy chłodnicy kotła stałopalnego polega na tym, że przy odpowiednio wysokiej temperaturze (ok 970C) otwiera przepływ wody zimnej przez chłodnice płaszcza wodnego kotła, tym samym obniżając jego temperaturę. Kocioł stałopalny posiadający chłodnicę płaszcza wodnego oraz zawór zabezpieczenia termicznego możemy połączyć w układzie zamkniętym stosując odpowiednią pojemność naczynia przeponowego i zawór bezpieczeństwa.
Poniżej przedstawiono schemat ideowy – montaż kotła stałopalnego w układzie zamkniętym.
