Automatyka w instalacjach z kotłami na paliwa stałe

Komfort, bezpieczeństwo i oszczędność energii. Do niedawna terminy te w odniesieniu do kotłów na paliwa stałe mogły wywołać jedynie uśmiech. Zarówno bowiem w domach jednorodzinnych, jak i w budynkach użyteczności publicznej funkcjonuje sporo instalacji grzewczych z kotłami węglowymi, bez jakiejkolwiek automatyki sterującej, nie mówiąc już 
o zabezpieczeniach przed zagotowaniem wody w kotle. Eksploatacja takiej instalacji jest… kłopotliwa. Jednocześnie panuje ogólne przekonanie, że wyposażenie instalacji z kotłem węglowym w „prawdziwe” układy automatyki jest nieopłacalne. I trochę w tym racji, bo często cena oferowanych zestawów automatyki z regulatorem, przekracza cenę prostego kotła węglowego.

Temperatura na wyjściu z kotła regulowana jest przez palacza „na oko” przez odpowiednie dokładanie węgla i manipulowanie dopływem powietrza do paleniska, z jednoczesnym sprawdzaniem wskazania termometru
na kotle lub rurze zasilającej. Powoduje to konieczność nieustannego pilnowania kotła, a duże wahania temperatury
na zasilaniu i powrocie do urządenia są nieuniknione. Zazwyczaj instalacja jest przegrzewana, co wpływa na zwiększenie
kosztów eksploatacji i szybsze jej zużycie. Trudno też mówić o komforcie cieplnym. Z kolei utrzymywanie niskiej temperatury na zasilaniu powoduje, że na powrocie do kotła pojawia się woda o zbyt niskiej temperaturze, powodując jego szybkie zużycie oraz wydzielanie się smoły i innych szkodliwych substancji.



Instalacja z siłownikiem i zaworem mieszającym ESBE
oraz regulatorem ST2 AFRISO


Zestawy AFRISO do kotłowni na paliwa stałe
 
Dlatego dużym przełomem w tej dziedzinie jest pojawienie się w tegorocznej ofercie AFRISO w Polsce zestawów: zawór mieszający z siłownikiem elektrycznym nowej generacji ESBE i regulatorem pokojowym ST2 AFRISO. W połączeniu 
z zaworami temperaturowymi ESBE, odpowiadającymi za utrzymanie odpowiedniej, wysokiej temperatury wody 
na powrocie do kotła oraz zaworami TSK AFRISO, zabezpieczającymi przed przegrzaniem kotła, zestawy te zapewniają: komfort, bezpieczeństwo i oszczędność energii w instalacjach z kotłami na paliwo stałe, za stosunkowo niewielkie pieniądze.

Regulator ST2 AFRISO

Pokojowy regulator ST2 AFRISO jest eleganckim, prostym w obsłudze urządzeniem do sterowania grzaniem lub chłodzeniem pomieszczeń, a także c.w.u. Urządzenie ma możliwość precyzyjnego ustawiania siłownika zaworu mieszającego sygnałem 2- lub 3-punktowym. ST2 może współpracować zarówno z zaworami 3-, jak i 4-drogowymi. Zalecany jest szczególnie do sterowania siłownikami ESBE w kotłowniach na paliwa stałe. ST2 ma 6 programów czasowych do grzania pomieszczeń, z czego 4 programy są stałe, ustawione fabrycznie, a 2 programy mogą być dowolnie zmieniane przez użytkownika. Regulator nie wymaga stosowania czujnika temperatury zewnętrznej. Poza automatycznym przełączaniem pomiędzy temperaturą dzienną, a nocną zgodnie z wybranym programem czasowym, regulator ST2 może pracować w trybach: party, eco, wakacyjnym, komfortowym. Można także zdalnie aktywować tryb pracy dziennej oraz ustawić szereg dodatkowych parametrów np. temperaturę ochrony przed zamarzaniem. Wszystkie komunikaty wyświetlane są na czytelnym ekranie LCD. Regulator ST2 zasilany jest przez 2 baterie AA, a jego fabryczne ustawienia umożliwiają współpracę z siłownikiem ESBE natychmiast po połączeniu tych urządzeń za pomocą przewodu elektrycznego.


             
Siłownik nowej generacji ESBE                                                            Pokojowy regulator ST2 AFRISO

Zalety stosowania zestawów
Decydując się na wyposażenie instalacji grzewczej z kotłem węglowym w zestaw: regulator ST2 AFRISO z siłownikiem 
i zaworem mieszającym ESBE, rozwiązujemy większość problemów eksploatacyjnych i zyskujemy szereg nowych możliwości.
• Temperatura wody w instalacji grzewczej na wyjściu z zaworu mieszającego może być utrzymywana na odpowiednim,
niższym niż w kotle poziomie i zmieniana automatycznie, w zależności od zadanej temperatury pomieszczenia.
Uzyskujemy dzięki temu komfort cieplny w ogrzewanym pomieszczeniu (stała temperatura, niezależnie od warunków zewnętrznych) i oszczędność energii.
• Jedna część instalacji może być zasilana z obwodu mieszacza, a druga – bezpośrednio z obwodu kotłowego. Daje
to możliwość równoczesnego, niemal niezależnego ogrzewania 2 części domu o znacznie zróżnicowanych potrzebach
cieplnych.
• Możliwość zasilania instalacji ogrzewania podłogowego (z obwodu mieszacza, po zastosowaniu dodatkowego
urządzenia ograniczającego temperaturę) oraz instalacji grzejnikowej (z obwodu bezpośredniego kotła).
• Zmniejszenie kosztów eksploatacji.
• Wydłużenie życia kotła i elementów instalacji.

Zawór temperaturowy VTC ESBE
Kolejnym problemem jest zapewnienie wymaganej, wysokiej temperatury wody na powrocie do kotła. Gwarantuje
to bowiem wysoką temperaturę spalania, a w efekcie wyższą sprawność kotła i ograniczenie wydzielania smoły i innych
szkodliwych substancji. Należy też pamiętać o procesie rozpalania kotła, który musi przebiegać możliwie szybko, 
z błyskawicznym „przejściem” przez punkt rosy, by uniknąć procesów korozyjnych. Najczęściej zalecanym rozwiązaniem jest montaż 4-drogowego zaworu mieszającego. Jednak skuteczne sterowanie takim zaworem (z kontrolą temperatury
wody zarówno na wyjściu na instalację, jak i na powrocie do kotła), wymaga zastosowania rozbudowanego (i zwykle
drogiego) regulatora. AFRISO ma prostsze rozwiązanie: zawór temperaturowy VTC ESBE wyposażony w termostat
o temperaturze otwarcia (w zależności od potrzeb): 50, 55, 60, 70 lub 80°C. Sposób instalacji VTC ilustruje rys. 1. 
Jak długo temperatura wody na powrocie z instalacji (przyłącze A) jest niska, wejście A zaworu pozostaje zamknięte,
a otwarte jest wejście B. Woda z wyjścia kotła podawana jest bezpośrednio na powrót kotła, co przyspiesza proces
rozpalania. Gdy temperatura wody na powrocie osiągnie temperaturę otwarcia termostatu, zawór temperaturowy
zaczyna się stopniowo otwierać, umożliwiając zasilanie obwodu grzewczego. Po osiągnięciu całkowitego otwarcia, obwód grzewczy jest w pełni zasilany. Jeżeli temperatura wody na powrocie zacznie niebezpiecznie spadać, zawór temperaturowy zacznie się stopniowo przymykać, powodując mieszanie wody powrotnej z instalacji z gorącą wodą z rury zasilającej kotła.
Oferta ESBE obejmuje kilkadziesiąt typów zaworów temperaturowych serii VTC 300 i 500 oraz termoregulatorów serii LTC
100 dobieranych w zależności od temperatury otwarcia termostatu oraz mocy kotła. W sytuacji stosowania zbiorników buforowych, producenci kotłów zalecają użycie tzw. termoregulatora, czyli kompletnego, kompaktowego zestawu 
zawierającego zawór temperaturowy, pompę ładującą, a także zawory odcinające i termometry. Działanie takiego kompletnego zestawu jest analogiczne jak opisane powyżej.

Zawór ochronny kotła TSK AFRISO
Modernizację instalacji grzewczej rozpoczyna się zwykle od założenia termostatycznych zaworów grzejnikowych. 
W instalacji z kotłem węglowym oznacza to kolejny problem: niebezpieczeństwo zagotowania wody w kotle, uszkodzenie
kotła i całej instalacji. I na to jest sposób. Jest nim zamontowanie temperaturowego zaworu ochronnego kotła TSK AFRISO. Urządzenie składa się z korpusu z mechanizmem zaworowym oraz czujnika temperatury połączonego z korpusem kapilarą w osłonie metalowej o długości 1300 mm. Czujnik temperatury umieszczany jest w korpusie kotła, natomiast zawór w zależności od typu instalacji:
• w instalacji otwartej (rys. 2) podłączony jest do powrotu kotła. Z chwilą wzrostu temperatury kotła do 95°C zawór
otwiera się i wpuszcza zimną wodę z instalacji wodnej do instalacji grzewczej, chłodząc kocioł. Nadmiar wody
wypływa przez naczynie wzbiorcze. Po ostygnięciu kotła poniżej 95°C zawór zamyka się, odcinając dopływ wody
chłodzącej;
• gdy kocioł wyposażony jest w wężownicę chłodzącą (rys. 3) montowany jest na wejściu wężownicy. Gorącą wodę
na wyjściu z chłodnicy odprowadza się do studzienki schładzającej, a następnie do kanalizacji. Należy zaznaczyć,
że zgodnie z obowiązującym aktualnie prawem (DzU Nr 56 poz. 461), kocioł na paliwo stałe wyposażony w wężownicę
chłodzącą może pracować w układzie zamkniętym.



Rys. 1                                                                        Rys. 2                                                                  Rys. 3