Központi puffertároló több hőtermelőből álló fűtési rendszerben
2011/5. lapszám | Fördős Norbert | 6286 |
Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Szinte minden szaklap, illetve fogyasztói magazin hasábjain évek óta több műszaki cikk értekezik a vegyestüzelésű hőtermelők előnyeiről, valamint azok rendszerbe köthetőségéről. Nem szabad azonban elfelejteni azt sem, hogy a modern, több energiaforrást hasznosító berendezések elengedhetetlen „kelléke” a szolár rendszer is, ahol az integráció kialakítására számtalan lehetőség és meg- oldás létezik. Ezek közül mutatnánk be most egy innovatív típust.
Több hőtermelőből álló, szolár melegvíz-készítéssel és fűtésrásegítéssel is rendelkező berendezések összeállítása során általában kombi puffertárolót, szolár állomást, termosztatikus keverőszelepet, univerzális rendszerszabályozót, komplett hidraulikus blokkot, méretezett hidraulikus váltót, valamint az ezekhez szükséges szerelvényeket kell összeválogatni. Mindez sok tétel, magasabb ár, ahol a teljes rendszer kellő szakértelmet, illetve odafigyelést kíván a tervezéstől a kivitelezésen át egészen a beüzemelésig. Ez a folyamat azonban egyszerűbbé válhat olyan központi puffertárolóval, amely moduláris felépítésénél fogva alkalmas a rugalmas bővítésre, illetve lehetőséget teremt a többféle energiahordozót (például fa, gáz, olaj) felhasználó kombinált rendszerek létesítésére.
A teljes rendszer felépítése és működése
A szóban forgó rendszert összesen három hőmérsékletérzékelő vezérli (SP1, TD2, SP2). Abban az esetben, ha bármelyik szenzor tényleges hőmérséklete az előírt érték alá csökken, akkor a hőigény a központi kommunikáció útján közvetlenül a fűtési hőtermelőhöz (1) jut. Ez a fűtési hőtermelő az igényeknek megfelelő mértékű hőmennyiséget szolgáltat, ahol a fűtőközeg – a hőmérsékleti szinteknek megfelelően – a puffertárolón (4) belül rétegződik. A puffertárolónak tehát „csupán” arról kell gondoskodnia, hogy kellő mértékű, illetve megfelelő hőmérsékletű hőmennyiség álljon rendelkezésre a különböző igények kiszolgálására. Ebből tud a frissvizes állomás (17), valamint minden egyes fűtési kör (HK-P) a hőszükséglet kielégítésére energiát nyerni. A multifunkcionális puffertároló működését, illetve feltöltését a központi rendszerszabályozó (13) kezeli, amelynek alapvető feladata, hogy az összes fogyasztót kellő mennyiségű hőenergiával lássa el.
1. ábra: Központi puffertároló
Ha a puffertárolóhoz szolár töltőmodul is csatlakozik (25), akkor a rendszer a teljes hőszükségletet először a nap energiájával próbálja fedezni. Ehhez a központi rendszerszabályozó feldolgozza a különböző érzékelők mért hőmérsékleteit, majd összehasonlítja azokat a beállított paraméterekkel. Abban az esetben, ha a fűtési rendszer hőmérsékletérzékelői nem jeleznek hőigényt, de a nap még süt, akkor a vezérlés arra törekszik, hogy lehetőség szerint a legtöbb energiát pufferelje a későbbi hőszükséglet fedezésére (a puffertároló maximális töltési hőmérséklete 95 °C lehet). A puffertárolón belül a különböző rétegek „zónákat” alkotva, saját hőmérsékleti szintjüknek megfelelően helyezkednek el, melyek a fűtésrásegítést, valamint a melegvízkészítést szolgálják.
A puffertároló érzékelőinek elhelyezkedése
Az SP1 érzékelő (a használati melegvízkészítés komfortzónája) a puffertároló felső térfogatának 10%-át méri. Ennek az űrtartalomnak a töltése akkor kezdődik el, ha a mért hőmérséklet 8 K-nel az előírt érték alá csökken. A TD2 érzékelőé (a melegvízkészítés alsó határa) a legfelső zóna alatti 20 és 40% közötti rész, ahol a melegvízkészítés űrtartalma a TD2 érzékelő áthelyezésével megnövelhető (nagyobb melegvízkomfortot igénylő felhasználásoknál, például panzió, sportlétesítmény). Abban az esetben, ha a TD2 érzékelőn a hőmérséklet 8 K értékkel a frissvizes állomás által kívánt előremenő hőfok alatt van, és a szolár töltőmodul eBUS útján azt jelzi, hogy a szükséges előremenő hőfokot tudja biztosítani, akkor ezt a térfogatrészt csak a szolár töltőmodul fűti fel. Abban az esetben viszont, ha a szolár töltőmodul a szükséges energiaszintet már nem tudja biztosítani, vagy ha letelt a beállítható utántöltési üzemszünet, akkor a szóban forgó űrtartalomrészt az utánfűtő hőtermelő(k) fűti(k) fel. Az SP2 érzékelő (a fűtésrásegítés tartománya) a belső űrtartalom 50 vagy 30%-kát méri (a maradék rész a „hideg” zóna). Ennek a térfogatnak a hőmérsékleti szintjét a fűtési körök által meghatározott és a fűtési jelleggörbe alapján előírt hőmérsékleti érték szabja meg. Ezt az űrtartalmat elsősorban a szolár rendszer próbálja feltölteni. Abban az esetben, ha az SP2 érzékelőn a hőmérséklet 8 K értékkel a fűtési rendszer által kívánt maximális előremenő hőfok alatt van, és a szolár állomás az eBUS alapú kommunikációs csatornán azt jelzi, hogy a szükséges előremenő hőmérséklet még elérhető, akkor ezt az űrtartalomrészt is a szolár töltőmodul fűti fel. Viszont ha a szükséges hőmérsékleti szintet a szolár töltőmodul már nem tudja biztosítani, vagy ha letelt a beállítható utántöltési üzemszünet, akkor a szóban forgó űrtartalomrészt az utánfűtő hőtermelő(k) fűti(k) fel.
2. ábra: A kollektorok által begyűjtött hőmeny-nyiséget a szolár állomás adja át a puffertároló felé
A szolár rendszer működése
A kollektorok (63) által begyűjtött hőmennyiséget a szolár állomás (25) adja át a puffertároló felé (7), melynek fűtővizét az állomás lemezes hőcserélője melegíti fel. A szolárkör térfogatárama a termelt hőmennyiség függvénye, amely ezt követően – saját hőmérséklete alapján – a puffertárolóba rétegződik. A szo-lár töltőállomás az üzemeltetéshez szükséges minden érzékelőt, működtetőt, elektromos egységet magában foglalja, elektromos vezérlőegységgel, biztonsági szeleppel, légleválasztóval együtt. Ennek köszönhetően nincs szükség hőmérsékletérzékelő utólagos elhelyezésére a kollektorban. Ezenkívül a szolár töltőállomás a szükséges térfogatáramot önműködően szabályozza, ezért nem kell semmilyen beállítást elvégezni. A szolár állomás mindig arra „törekszik”, hogy a begyűjtött napenergiát a puffertárolóba juttatva felhasználható hővé alakítsa. Ennek a feladatnak az ellátására a puffertároló maximális hőmérséklete akár 95 °C is lehet. A központi rendszerszabályozó (13) segítségével ez az érték behatárolható, az aktivált szolár kalendárium pedig arra szolgál, hogy az évszakok függvényében csak akkor lépjen életbe a fokozatmentes szolárköri szivattyú periodikus működése, amikor szolár nyereség feltételezhető. A szolár állomás puffertöltő szivattyúja csak abban az esetben aktiválódik, ha a szolárkör kellően magas hőmérsékletű közeget tud a lemezes hőcserélőn keresztül átadni. A szolárkör nyomásingadozásait külön tágulási tartály (42b) egyenlíti ki, ahol a tartály membránját előtéttartály (64) védi a magas hőmérsékletek ellen.
A használati melegvízkészítés üzeme
A használati melegvízkészítés frissvizes állomás segítségével (17) oldható meg a központi puffertárolós rendszerben. Ez az egység a felhasználói igényeknek megfelelően állítja elő a fogyasztó számára szükséges használati meleg vizet, melyhez minden érzékelő, illetve működtető, beavatkozó elem a terméken belül rendelkezésre áll (áramlásérzékelő, szivattyú, motoros keverőszelep), saját elektromos egységgel. A kifolyó hőmérséklet szabályozását a használati melegvízkörben elhelyezkedő érzékelő vezérlőjele határozza meg. Ha az aktuális kifolyó melegvíz-hőmérséklet a kívánt értékhez képest eltér (a gyárilag beállított érték 50 °C), akkor a vezérlés azonnal elkezdi működtetni a keverőszelepet, hogy ne léphessen fel érzékelhető hőmérsékletváltozás. A csapolt vízmennyiség megváltozását érzékelő vezérlőjelet a használati meleg vizes körben elhelyezkedő áramlásérzékelő adja. Ha megváltozik a csapolt melegvíz-mennyiség, akkor a pufferkör keringtető szivattyújának fordulatszáma is közvetlenül módosul. A központi rendszerszabályozó (13) segítségével azonban lehetőség van arra is, hogy a kifolyó melegvíz-hőmérsékletet 40-60 °C közötti értékre állítsuk be, valamint – szükség esetén – aktiválható a legionella elleni védelmi funkció (a használati melegvízrendszer csővezetékeinek fertőtlenítésére). A frissvizes állomás úgy van kialakítva, hogy a melegvízhálózat keringtető szivattyúja (ZP) az állomásba akár utólag is beépíthető (ennek programozását szintén a központi rendszervezérlő látja el).
3. ábra: A rendszer felépítése
Vegyestüzelésű kazán integrálása
A puffertárolós rendszer – akár utólag csatlakoztatott – vegyestüzelésű kazánnal (1a) is felfűthető, illetve bővíthető. Ebben az esetben a hőtermelő faelgázosító vagy vegyestüzelésű kazán, esetleg vízteres kandalló lehet. A központi rendszervezérlő puffermenedzser funkciója a KOL1 kollektor-érzékelő segítségével (ebben az esetben olyan NTC szükséges, amelynek a karakterisztikája kezelni tudja a vegyestüzelésű hőtermelő által előállítható fűtővíz-hőmérsékletet), valamint a második szolárkör szivattyújának relé-kimenetével tudja a csatlakoztatott, nem gázüzemű hőtermelőt működtetni. Ilyenkor a vegyestüzelésű kazán keringtető szivattyúját a második kollektorkör szivattyújaként kell felprogramozni. Feltétlenül ügyelni kell azonban arra, hogy a vegyestüzelésű hőtermelőt a szabályozó úgy kezeli, mint egy „kiegészítő” szolárrendszert, ezért ezt a hőtermelőt is biztosítani kell (a készülék biztonságos működéséhez szükséges védelem a túlfűtés ellen). Olyan telepítési körülmények között, ahol a vegyestüzelésű kazán nyitott tágulási tartállyal rendelkezik, lemezes hőcserélővel kell a puffertárolót hidraulikusan leválasztani.
Úszómedence fűtése
Abban az esetben, ha rendelkezésre áll, a szolár töltőállomás falra szerelésével és egy külső váltószeleppel (UV4), vagy egy fűtőkörből definiált töltőkörrel (LP/UV3) lehetőség van az úszómedence-fűtés csatlakoztatásának is a puffertárolóhoz. Külső váltószeleppel történő kialakításnál a szolárkör először a puffertárolót tölti fel. Ha a tároló hőfoka elérte a kívánt értéket, de még kellő mennyiségű szolár energia áll rendelkezésre, akkor ez a hőforrás felhasználható az úszómedence fűtésére is. Olyan jellegű kialakításnál, amikor mind a medence, mind pedig a fűtési körök kiszolgálását a fűtési hőtermelő, közvetlenül a puffertároló által látja el, az a hőmennyiség hasznosítható, melyet a szolár berendezés, illetve az összes, a puffertárolóhoz kapcsolódó fűtési hőtermelő szolgáltat.
A fentiekben bemutatott rendszer alaposabb prezentálása, illetve a kiválasztási kritériumok ismertetése a tervezési segédlet feladata. Arra azonban feltétlenül ügyelni kell, hogy a puffertároló magasabb belső hőmérséklete miatt minden egyes fűtési kört az alkotóelemek károsodása, valamint a pufferelt hőmennyiség gyorsabb felhasználása ellen helyesen méretezett, valamint hidraulikailag megfelelően beszabályozott, keverőszelepes körként kell kialakítani.
