Jak Szybko Nagrzewa Się Bufor 1000 Litrów Zasilany Kominkiem Z Płaszczem Wodnym ?

Jeśli czytałeś już poprzednie wpisy na moim blogu to wiesz, że ogrzewam dom kominkiem z płaszczem wodnym połączonym z buforem o pojemności 1000 litrów. Jeśli jeszcze nie czytałeś tych wpisów, to podaję Ci do nich linki.

• Moja instalacja C.O. z kominkiem z płaszczem wodnym.
• Ciepła Woda Zdrowia Doda Czyli Moja Instalacja Solarna.
• Czy Instalacja Solarna Może Ogrzewać Dom?

Wpis ten powstał, ponieważ jeden z czytelników zadał mi w komentarzu pytanie o to, jak szybko nagrzewa się bufor, który mam w swojej instalacji C.O. Ponieważ aparaturę pomiarową, którą opisałem już we wpisie dotyczącym bezwładności ogrzewania podłogowego miałem pod ręką, postanowiłem to sprawdzić. Zamontowałem czujniki temperatury ma buforze, podłączyłem je do komputera, uruchomiłem program Maxitermo i zbierałem dane przez kilka dni. Chciałem dowiedzieć się, jak długo bufor się nagrzewa i jak szybko się wychładza, kiedy nie grzeje kominek i ciepła woda pobierana jest z bufora. Przy okazji kilku słonecznych, aczkolwiek zimowych, krótkich dni udało mi się również "złapać" zasilanie bufora z solarów, kiedy ciepła woda użytkowa osiągnie już odpowiednią temperaturę i nadmiar ciepła zrzucany jest do zbiornika buforowego i dalej do instalacji C.O.

Co do mojego bufora, to jest to stalowy, owalny zbiornik o pojemności 1000 litrów. Nie ma w nim żadnych wężownic, woda z bufora, kominka i ogrzewania podłogowego to ta sama ciecz. Miesza się między sobą i ogrzewa lub wychładza w zależności od cyklu pracy. Bufor ocieplony jest z boków i z góry pianką o grubości 10 cm. Stoi w nieogrzewanym garażu, w którym zimą temperatura waha się od 5 do 15 stopni Celsjusza. Bufor miał być tylko częścią instalacji solarnej, ale postanowiłem go wykorzystać do ogrzewania i uważam, że była to jedna z najlepszych decyzji, jakie podczas budowy domu podjąłem. Zbiornik połączony jest z kominkiem "przez ścianę" rurą o średnicy 26 mm. Na powrocie chłodnej wody do kominka jest zawór termostatyczny mieszający i pompa obiegowa. Zawór ma za zadanie pilnować, żeby do kominka nie wpływała zbyt chłodna ciecz, co przyspiesza jego zużywanie się. W połączenie między kominkiem i buforem wstawiony jest trójnik, z którego wyprowadzone jest zasilanie ogrzewania podłogowego. Kiedy pali się w kominku, ciepła woda płynąca z kominka do bufora, pobierana jest przez podłogówkę. Jak zawór w podłogówce zostanie przymknięty, wtedy ciepła woda z kominka wpływa do zbiornika buforowego. 

Można powiedzieć, że bufor spełnia dwie funkcje. Po pierwsze, magazynuje nadmiar ciepła kiedy podłogówka się wyłącza, a po drugie pełni rolę kompensatora cieplnego, który sprawia, że ogrzewanie podłogowe pobiera sobie wodę tak ciepłą jak potrzebuje. Nadmiar trafia do bufora i kominek nie przegrzewa się. To takie "cieplne naczynie przeponowe" które wyrównuje temperaturę w instalacji C.O.

Bufor 1000 litrów podczas montażu instalacji.

Zdjęcie przedstawia mój bufor oraz opis rozmieszczenia czujników mierzących temperaturę zbiornika. Czujniki wsunąłem pod izolację cieplną tak, że dotykały ściany zbiornika. Czujnik mierzący temperaturę wody płynącej z kominka do bufora umieściłem na rurze łączącej kominek z buforem, pod izolacją cieplną. 

Nagrzewanie się bufora.

Bufor był "monitorowany" od 16.02.2015 do 26.02.2015 czyli przez 10 dni. Poniżej wykres, jaki uzyskałem w programie Maxitermo za cały okres dokonywania pomiarów.

Pomiary temperatur z 10 dni "monitorowania" bufora.

Ponieważ jest on mało czytelny, to w tym wpisie omówię najciekawsze jego fragmenty szczegółowo.

Wykres przedstawiający trzy cykle nagrzewania bufora.

Powyższy wykres przedstawia trzy cykle nagrzewania się i wychładzania bufora. Szczegółowe dane znajdziesz na końcu wpisu i będziesz mógł je pobrać i przeanalizować "po swojemu". 

Pierwszy "pik" został zarejestrowany 19-tego lutego 2015 roku. Z zarejestrowanych danych można odczytać, że:

• o 14:55 włączyło się ogrzewanie i bufor zaczyna się wychładzać.
• ok 15:30 rozpaliłem w kominku 
• o 16:00 włączyła się pompa między kominkiem i buforem. Początkowo cała ciepła woda zasilała ogrzewanie.
• o 16:35 temperatura wody w buforze zaczyna rosnąć. Jej wartość minimalna wynosiła 25,70 stopnia Celsjusza.
• o 19:48 temperatura w najwyższym punkcie pomiarowym (bufor góra) osiąga najwyższą zarejestrowaną wartość 49,10 stopnia Celsjusza.
• o 19:56 temperatura wody w punkcie "bufor góra 2" osiąga wartość maksymalną, 51,50 stopnia Celsjusza.
• o godzinie 00:42 temperatura w punkcie "bufor góra 3 " wynosi 51,60 stopnia Celsjusza.
• o godzinie 00:40 temperatura u dołu zbiornika, a punkcie "bufor góra 4" osiąga 50,40 stopnia Celsjusza.
• temperatura wody z kominka, zasilającej bufor wahała się między 50 a 60 stopni Celsjusza.

Drugi "pik" zarejestrował się 20-tego lutego 2015 roku. Z zapisanych danych wynika, że:

• o godzinie 20:03 włączyła się pompa między kominkiem a buforem. Temperatura wody w buforze wynosiła wtedy 31,70 stopnia Celsjusza.
• o 20:10 woda w buforze zaczyna się nagrzewać
• o 21:15 temperatura w punkcie pomiarowym "bufor góra" osiągnęła maksimum - 50,40 stopnia Celsjusza
• o 00:34 temperatura w buforze na samym dole osiągnęła maksimum, czyli 48,70 stopnia Celsjusza
• temperatura wody zasilającej bufor wahała się od 50 do 60 stopni Celsjusza.

Z zarejestrowanych wartości temperatur wynika, że jeśli ciepła woda z kominka zasila ogrzewanie a jej nadmiar trafia do bufora, to woda w górnej części bufora nagrzewa się w około 3 godziny a cały bufor robi się gorący po około 8 godzinach.

Kiedy po rozpaleniu w kominku cała ciepła woda trafia do bufora, to górna jego część nagrzeje się po godzinie, a cały bufor będzie gorący już po 4 godzinach.

Podczas pomiarów gorąca woda wypływająca z kominka miała temperaturę w zakresie 50-60 stopni Celsjusza, czyli paliłem spokojnie. Z wszystkich zarejestrowanych pomiarów można wyczytać, że można grzać dużo agresywniej. Najwyższa zarejestrowana wartość temperatury wody wypływającej z kominka wynosiła 76 stopni Celsjusza. 

Podczas pomiarów bufor nie wychładzał się całkowicie. W pierwszej sytuacji nagrzewał się od temperatury 25,7 stopnia Celsjusza, a w drugiej od prawie 32 stopni. Różnica temperatur wynosiła odpowiednio 25,8 oraz 18,7 stopnia Celsjusza. Czyli niby niewiele, ale w przypadku ogrzewania te kilkanaście stopni ma wielkie znaczenie.

Na wykresie można zauważyć, między "pikami" odcinki wykresu, które są "poszarpane". To ciepła woda z solarów, która zasila bufor. Dwa dni, kiedy dokonywałem pomiarów, były słoneczne i panele solarne pracowały jak należy. Temperatura wody w zbiorniku na Ciepłą Wodę Użytkową osiągnęła ustawioną wartość 57 stopni Celsjusza i nadmiar ciepła był zrzucany do bufora i dalej do ogrzewania. W sterowniku solarnym ustawiłem, że jak ciepła woda użytkowa osiągnie 57 stopni Celsjusza, to włącza się pompa między bojlerem a buforem i ciepło przesyłane jest do bufora, a temperatura w bojlerze obniża się, Kiedy spadnie poniżej 55 stopni, pompa między zbiornikami wyłącza się i bojler znów się nagrzewa. 

Nagrzewanie bufora nadmiarem ciepła z solarów.

Przedstawiony wykres to kilka godzin, kiedy kominek nie grzał, ale bufor nagrzewany był ciepłem z dachu, darmowym ciepłem. Ponieważ czujnik mierzący temperaturę wody z kominka był w pobliżu miejsca, gdzie wpływa ciepła woda z solarów, to również on zareagował na zmiany temperatury wody zasilającej duży zbiornik.

O 11:31 temperatura wody u góry bufora wynosiła 24,40 stopnia Celsjusza. O godzinie 16:00 było to już 31,80 stopnia. Czyli zupełnie za darmo (od niedawna pompa do solarów i pompa między zbiornikami zasilana jest z paneli fotowoltaicznych) podniosłem temperaturę w buforze o 7,4 stopnia Celsjusza. Czyli całkiem nieźle. Latem jest o wiele lepiej. Po pierwsze, wtedy dni są dłuższe i słońce szybciej nagrzewa solary i bojler, po drugie, zimna woda wpływająca co zbiornika na CWU na wyższą temperaturę i w mniejszym stopniu go wychładza. Również, gdybym ustawił niższą temperaturę wody użytkowej, to więcej ciepła zostało by przekazane do bufora i wykorzystane do ogrzewania domu. Opisałem to już kiedyś we wpisie Czy Instalacja Solarna Może Ogrzewać Dom?. 

Wychładzanie się bufora.

Bufor, który się nagrzał, musi się również wychłodzić. Tempo wychładzania się zależy od sterownika ogrzewania podłogowego i od temperatury wody, jaka jest pobierana do zasilania podłogówki. W opisanych powyżej cyklach, bufor schładzał się w następujący sposób:

• o godzinie 2:09 temperatura u góry bufora wynosiła 49,10 stopnia Celsjusza
• o godzinie 6:59 temperatura w tym samym miejscu wynosiła 27,40 stopnia Celsjusza.
• proces wychładzania się bufora widocznie zwolnił około 3:30, kiedy w domu zrobiło się ciepło i sterownik ogrzewania przestał pobierać wodę z bufora do zasilania ogrzewania podłogowego. Temperatura u góry bufora wynosiła wtedy 33 stopnie Celsjusza, czyli o około 16 stopni mniej od maksymalnej wartości.

Na wykresie widać, że bufor wychładza się równie szybko, jak się nagrzewa. Szczególnie, jeśli chodzi o górną część zbiornika. 

Podsumowanie.

Bufor w instalacji C.O. to super sprawa. Szczególnie, kiedy dom ogrzewany jest przez ogrzewanie podłogowe, czyli niskotemperaturowe. Woda w instalacji podłogówki nie może mieć więcej niż 55 stopni Celsjusza co pozwala na spore oszczędności. Nie trzeba aż tak bardzo grzać, żeby ogrzać dom. Dołożenie do instalacji C.O. bufora sprawia, że cała instalacja działa płynnie i nie ma gwałtownych skoków temperatury. Dodatkowo bufor zabezpiecza kominek przed przegrzaniem, odbierając nadmiar ciepłej wody z kominka i pozwala na jej wykorzystanie wtedy, kiedy w kominku już wygasło. Dzięki temu w domu, nawet w największe mrozy temperatura utrzymywana jest na stałym poziomie. Zmienia się o około 3 stopnie (od 21 do 24 stopni), w zależności od temperatury zewnętrznej i czasu, przez jaki pali się w kominku.

Czy bufor szybko się nagrzewa? Kiedy nie pracuje ogrzewanie podłogowe, to już po 4 godzinach mam 1000 litrów gorącej wody w buforze ( po godzinie mam gorącą górną część zbiornika). Kiedy część wody w pierwszym okresie pobierana jest przez ogrzewanie, a dopiero jej nadmiar trafia do bufora, to na ogrzanie całego bufora do temperatury 50 stopni potrzeba około 8 godzin. Czy to dużo, czy mało? Nie wiem. 

Podczas palenia w kominku ogrzewam dom i "ładuję" bufor. Kiedy w kominku wygaśnie, ciepła woda z bufora ogrzewa dom. Dzięki temu mogę o wiele krócej palić w kominku i długo cieszyć się ciepłem w domu. Nie wychładzam domu i oszczędzam na kosztach ogrzewania.

Ale podczas wykonywania pomiarów bezwładności ogrzewania podłogowego  i szybkości nagrzewania się bufora stwierdzam, że moja instalacja nie jest skonfigurowana poprawnie. Ogrzewanie podłogowe działa tylko przez około 4-5 godzin na dobę, a przez resztę czasu dom ogrzewany jest przez kominek i słońce lub po prostu nie wychładza się tak szybko. A powinno być nieco inaczej. Ciepła woda powinna "ładować" wielki betonowy akumulator jakim jest podłoga i powinna solidnie go nagrzać i dopiero po jego nagrzaniu nadmiar ciepła powinien być magazynowany w buforze. A w przypadku mojej instalacji bufor szybko się nagrzewa, a przez kolejne kilka godzin cała ciepła woda przepływa przez bufor, podtrzymując tylko temperaturę w nim. To marnowanie energii. Muszę to zmienić. 

Takie a nie inne działanie instalacji wynika z tego, że czujnik temperatury wewnętrznej mierzonej przez sterownik umieściłem w jednym z pokoi. Jest to co prawda najbardziej oddalony od salonu pokój, ale przez to, że drzwi do niego są otwarte, jest on szybko nagrzewany przez kominek. Kiedy temperatura w tym pokoju osiągnie założone 22,5 stopnia, to jeszcze przez 30 minut podłogówka działa, po czym pompa obiegowa zostaje zatrzymana i podłoga zaczyna się wychładzać. A że po rozpaleniu w kominku, który solidnie ogrzewa dom ciepłem płynącym od szyby i całego wkładu, w domu szybko uzyskuję tą temperaturę, to ogrzewanie podłogowe pracuje krótko. Teraz już wiem, że czujnik temperatury wewnętrznej sterownika ogrzewania muszę przenieść do pomieszczenia, do którego drzwi są zamknięte, aby było one ogrzewane przez podłogowy kaloryfer a nie przez szybę kominka. Najlepszym do tego miejscem będzie łazienka. Wtedy podłoga będzie długo się nagrzewała i dużo większa energia wyprodukowana przez kominek zostanie wykorzystana na ogrzewanie domu. Teraz w łazience mam chłodniej zamiast mieć cieplej. Dopiero chwilę po otwarciu drzwi do łazienki robi się w nie ciepło. 

Drugim rozwiązaniem jest umieszczenie czujnika temperatury przy podłodze i utrzymywanie jej temperatury na stałym poziomie. 

Jak widać, czasem warto wykonać pomiary temperatury w domu w różnych pomieszczeniach i w różnych miejscach w domu. Dzięki temu możemy odkryć, gdzie mamy kiepsko zaizolowane ściany lub dach, gdzie ucieka nam najwięcej ciepła lub to, że w złym miejscu mamy zamontowany czujnik temperatury wewnętrznej z którego korzysta sterownik ogrzewania. Wtedy można co nieco poprawić, zoptymalizować i jeszcze lepiej wykorzystywać media, z których korzystamy i którymi ogrzewamy dom.

Z przeprowadzonych pomiarów mogę jeszcze wywnioskować, że kominek to nie jest idealne źródło zasilania bufora. Lepszy byłby piec na pellety, który działał by automatycznie i utrzymywał temperaturę w buforze na stałym poziomie np. 60 stopni Celsjusza. Wtedy piec grzałby mocniej, kiedy bufor by się wychładzał przez podłogówkę i słabiej, kiedy wymagane byłby tylko podtrzymanie temperatury w buforze. To moim zdaniem byłby optymalny i oszczędny zestaw do ogrzewania domu wyposażonego w ogrzewanie podłogowe.

Wszystkie dane, które zebrałem podczas pomiarów dostępne do zupełnie za darmo do pobrania ze strony Do Pobrania.

Jeśli chcesz przeczytać o pomiarach temperatur w ogrzewaniu podłogowym w moim domu, to zapraszam do lektury tego wpisu.