Jak już napisałem w poprzednim artykule, wodne ogrzewania podłogowe są coraz popularniejsze w nowo budowanych domach jednorodzinnych oraz w budownictwie ogólnym i przemysłowym.

System ogrzewania podłogowego jest bardzo wymagający, jeśli chodzi o dokładność zaprojektowania i wykonania. Bardzo ważne jest, aby już w fazie projektu przewidzieć system zarządzania tym ogrzewaniem.

Aby to ogrzewanie było oszczędne i zapewniało wysoki komfort użytkowania, trzeba zniwelować takie czynniki jak:
* duża bezwładność grzejnika podłogowego,
* niedokładności w obliczeniach zapotrzebowania na ciepło oraz w obliczeniach hydraulicznych.

Jeśli projekt jest wykonany poprawnie, to odpowiedni system sterowania ogrzewaniem podłogowym bez trudu sobie z tym poradzi.

Dziś chcę podzielić się spostrzeżeniami dotyczącymi jednego z najnowszych na rynku systemów sterowania o tajemniczej nazwie WLM2. Jest to w pełni cyfrowy system sterowania systemem grzewczym, który może zarządzać nawet 1890 strefami grzewczymi bez potrzeby użycia do tego komputera.

Ogrzewanie biur
Na rysunku 1 pokazany jest schemat ogrzewania podłogowego w jednym z budynków. W budynku tym ogrzewanie realizowane jest tylko i wyłącznie poprzez ogrzewanie podłogowe i w oparciu o zmieszanie stałowartościowe na rozdzielaczach z mieszaczem pompowym. Powierzchnia tego ogrzewania wynosi około 1 100 m2 i są to pomieszczenia biurowe.

Na początku przed zainstalowaniem systemu sterowania cyfrowego występowały problemy z bezwładnością układu oraz z przegrzewami pomieszczeń. Nie można było też wyeliminować wady zmieszania stałowartościowego polegającej na dostarczaniu wody o stałej temperaturze bez względu na temperaturę zewnętrzną. Wprawdzie kotłownia posiada sterowanie pogodowe i dostarcza wodę o temperaturze zgodnej z krzywą grzania, jednak zmieszanie docelowe następuje na rozdzielaczu.

Próby zastosowania bardzo prostego sterowania analogowego, o którym pisałem poprzednio, nie dały zadowalających rezultatów. Nadal występowały przegrzewy oraz trudno było ustalić wyprzedzenie w działaniu tego sterowania, pomimo że grubość grzejnika podłogowego we wszystkich pomieszczeniach była taka sama. Część pomieszczeń, posiadających więcej niż dwie przegrody chłodzące, reagowała zupełnie inaczej niż pomieszczenia z jedną lub dwiema takimi przegrodami. W tej sytuacji inwestor zdecydował się na zastosowanie systemu cyfrowego, który steruje ogrzewaniem w oparciu o:
* temperaturę zewnętrzną,
* temperaturę wewnętrzną poszczególnych pomieszczeń

Dodatkowo system potrafi wyliczyć sam konieczne wyprzedzenia w załączaniu i wyłączaniu ogrzewania w poszczególnych pomieszczeniach. Na każdej pętli grzewczej na rozdzielaczu zamontowano głowice termoelektryczne i podłączono je do modułu sterującego rozdzielaczem. Moduły sterujące spięto w sieć przy pomocy kabla 4 x 0,35 mm2 i połączono z modułem "serwer", który zarządza pracą pompy zasilającej budynek w ciepło. Wybrano moduły główne, działające w oparciu tylko o temperaturę wewnętrzną, ponieważ sterowanie pogodowe dostarczono z kotłami.

Termostat elektroniczny pomieszczenia i moduł główny działają w wersji przewodowej i bezprzewodowej, dlatego też nie ma problemu z zastosowaniem ich w funkcjonujących obiektach.

Po tygodniu od zamontowania systemu i jego zaprogramowania zniknęły problemy z przegrzewami i dyskomfortem jego działania. Samouczący się system dość precyzyjnie zaczął sobie radzić z obliczaniem czasu włączenia ogrzewania, tak aby o zadanej godzinie uzyskać wymaganą temperaturę pomieszczeń. Wtedy okazało się, że występuje kilka grup pomieszczeń o zupełnie różnej dynamice zapotrzebowania na ciepło. W jednych system musiał startować na 2 godziny przed wyznaczonym czasem, a winnych nawet 3 lub 4 godziny wcześniej. W poszczególnych pomieszczeniach zaczęto uzyskiwać temperatury zadane z dokładnością do 0,25 C.

Redukcja zużycia paliwa
Użyto trzech podstawowych rodzajów termostatów do pomieszczeń:
* programowalne z programem tygodniowym wystarcza jeden na strefę na nim ustala się temperaturę dzienną i nocną dla strefy,
* nieprogramowalne, umożliwiające jednak zmianę temperatury w pomieszczeniu o 4 st. C w stosunku do ustawionej dla danej strefy.
* nieprogramowalne typowe czujniki temperatury sprawdzające, czy temperatura pomieszczenia jest zgodna z zadaną na sterowniku programowalnym.

Należy dodać jeszcze, że cały system jest niezwykle prosty, jeśli idzie o montaż i programowanie. Dodatkowym i bardzo pożądanym efektem działania tego systemu okazała się bardzo duża oszczędność paliwa. Kotłownia zasilana jest bardzo drogim gazem propanem. Inwestor wyliczy, że przy tym paliwie koszt zakupu systemu sterowania zwróci się po jednym sezonie grzewczym.

Doświadczenia z systemem cyfrowego sterowania uświadomiły mi namacalnie, że wysoki komfort eksploatacji i użytkowania można połączyć ze znaczną redukcją kosztów paliwa.

Doświadczenia z zastosowaniem systemu cyfrowego pokazały, że:
* nawet tak mało wygodny w eksploatacji układ zmieszania stałowartościowego można stosować wszędzie tam, gdzie zależy nam na bardzo wysokim komforcie cieplnym,
* rozdzielacze z mieszaczem pompowym bardzo dobrze sprawdzają się nawet na dużych i skomplikowanych obiektach,
* można znacznie obniżyć koszty inwestycyjne, realizując zmieszanie nie w źródle ciepła, a bezpośrednio przy rozdzielaczu. eliminujemy bardzo drogą regulację hydrauliczną oraz znacznie zmniejszamy średnice przewodów zasilających rozdzielacze (szczególnie przydatne tam, gdzie przewody musimy poprowadzić w posadzce),
* można uzyskać bardzo wysoki komfort cieplny i zarazem ograniczyć w znaczący sposób koszty ogrzewania, szczególnie, tam gdzie stosujemy drogie paliwo.

Istotę tej oszczędności pokazuje rys. 3, na którym widać różnicę pomiędzy działaniem systemu analogowego i cyfrowego. Oczywiście, nigdy różnica pomiędzy temperaturą zadaną a uzyskiwaną nie dojdzie do zera, ale wahania te będą bardzo małe. W opisywanym przeze mnie przypadku nie są większe niż 0,25 C.

System cyfrowy umożliwia zarządzanie chłodzeniem podłogowym, dodając tylko jeden dodatkowy sterownik badający wilgotność powietrza w pomieszczeniach. Oczywiście instalacja ogrzewania podłogowego musi być odpowiednio zaprojektowana, aby chłodzenie podłogowe było wydajne. Szczególnie jest to cenna informacja dla tych, którzy ogrzewanie podłogowe będą zasilać w oparciu o pompę ciepła. Większość pomp ciepła sprzedawana w Polsce może pracować w cyklu odwracalnym. Jeśli pompa pobiera ciepło z wymiennika gruntowego poziomego, to ciepło odebrane z pomieszczeń jest składowane w złożu i odbierane w sezonie grzewczym. Pozwala to na jeszcze większą redukcję kosztów ogrzewania.

Reasumując, mogę stwierdzić że dobór właściwego systemu sterowania ogrzewaniem zapewnia nam komfort użytkowania, znaczne oszczędności kosztów eksploatacji oraz w pewnym zakresie zniweluje błędy lub niedoskonałości projektu.

Przy doborze systemów sterujących należy jeszcze pamiętać o jednym, a mianowicie o wielkości osłabienia nocnego. Z uwagi na bardzo dużą bezwładność działania ogrzewania podłogowego należy przyjmować wielkość osłabienia max. 2 C.

Na podstawie swoich doświadczeń, a pracuję 9 lat w pomieszczeniach ogrzewanych podłogowo, zapewniam, że warunki przebywania i pracy są w nich zdecydowanie lepsze niż w klasycznym ogrzewaniu radiatorowym. Warunek jest jednak jeden. Ogrzewanie musi być zaprojektowane w sposób przemyślany i bardzo dokładnie.