Jak połączyć pompę ciepła z kotłem gazowym? Kilka wariantów

Układ hybrydowy - magistrala eBus

Idea prezentowanych schematów generalnie ucieka się do marki i generacji urządzeń. Przedstawione w czasie Webinarowej Środy z GLOBENERGIĄ rozwiązania są wskazówką przede wszyskim dla instalatorów urządzeń marki Wolf, choć z wiedzy zawartej w artykule skorzysta każdy instalator HVAC. 

Zacznijmy od najmniej wymagającego przypadku - komunikacja urządzeń poprzez magistralę eBus. Na poniższym slajdzie pokazano schemat płytki sterowania z pompy ciepła od Wolf’a. 

– Wszystkie pompy ciepła marki Wolf mają możliwość współpracy z kotłami gazowymi. W zależności od tego czy będziemy chcieli połączyć pompę ciepła z urządzeniem grzewczym Wolf bądź od innego producenta, można to przeprowadzić na dwa sposoby. Można wykorzystać magistralę eBus, bądź wyjścia programowalne A1/A3/A4 - tłumaczył w trakcie Webinaru Dariusz Zabrzycki, Product Manager w firmie Wolf.

Wykorzystanie magistrali eBus jest możliwe, gdy do dyspozycji mamy pompę ciepła monoblokową/splitową marki Wolf. Jednocześnie u klienta znajduje się kocioł gazowy Wolf. Wtedy za pomocą magistrali eBus, przez sterownik BM-2 wszystkie urządzenia będą się ze sobą komunikowały i w pełni współpracowały. Dzięki zastosowaniu autorskiego sterowania, moc potrzebna do ogrzania budynku będzie sygnalizowana przez pompę ciepła. 

Przykładowo taki system może składać się z:

• kondensacyjnego kotła gazowego Wolf CGB-2-14 kW 
• pompy ciepła Wolf CHA-monoblok 7 kW
• automatyki Wolf do sterowania obiegami grzewczymi

Przypuśćmy, że w tym scenariuszu pompa ciepła odczytuje, że jest w stanie pokryć 70% aktualnego zapotrzebowania na moc. Urządzenie podaje ten sygnał do kotła gazowego, a ten załącza się z odpowiednią mocą. Dzięki magistrali eBus kocioł jest w stanie modulować swoją moc, bo “widzi” cały system - następuje pełna komunikacja między urządzeniami.

Brak magistrali eBus - co wtedy?

Może się również zdarzyć, że urządzenia w systemie nie są od tego samego producenta. Bądź do dyspozycji mamy kocioł gazowy starszej generacji bez dostępu do magistrali eBus. Co wtedy?

– Drugi sposób podłączenia automatyki jest możliwy przez wyjścia programowalne A1/A3/A4. Do których za pomocą przekaźnika jesteśmy w stanie podłączyć kocioł gazowy. W tym przypadku mowa o kotłach firmy Wolf starszej generacji bądź kotłach innych marek wyposażonych w wejście programowalne - Dariusz Zabrzycki.

W przypadku grafiki poniżej wejścia te oznaczono jako E3/E4. Podłączany jest do nich najczęściej termostat pokojowy, ale w tej sytuacji można je wykorzystać do odbioru sygnału wejściowego. Następuje to kiedy pompa ciepła podaje napięcie na przekaźnik, ten zamyka zworkę i uruchamia kocioł gazowy na centralne ogrzewanie.  

– Takie rozwiązanie jest przede wszystkim uniwersalne, ponieważ większość urządzeń dostępnych na rynku ma możliwość podpięcia do wejścia programowalnego, najczęściej pod termostat. Minusem takiego rozwiązania jest to, że zarówno pompa ciepła oraz dodatkowy kocioł gazowy, na swój sposób pracują niezależnie do siebie. Pompa ciepła sterując sygnałem, podaje go do kotła by ten mógł się włączyć. Jednak kocioł robi to z pominięciem całego systemu, ponieważ dochodzi do niego jedynie sygnał on/off. Tym samym pracuje według swojej niezależnej krzywej grzewczej w stosunku do pompy ciepła. Dlatego chcąc zoptymalizować pracę układu należy posługiwać się magistralą eBus - kontynuuje ekspert.  

Stosowanie zasobnika cwu dedykowanego dla pomp ciepła

Sprawdźmy teraz jakie są różnice w systemie z dedykowanym zasobnikiem do pompy ciepła, a starszym zasobnikiem dla kotła gazowego. 

Analizujemy układ hydrauliczny z monoblokową pompą ciepła, która ładuje zasobnik buforowy na centralne ogrzewanie oraz kocioł gazowy, który dostając sygnał również jest w stanie załadować ten zasobnik. Co jeżeli chcielibyśmy wygrzać ciepłą wodę użytkową? Zawór trójdrożny zamontowany w pompie ciepła przełączy się sam, podając ciepło do zasobnika cwu. Za kotłem gazowym zamontowany jest dodatkowy zawór trójdrożny, który jest sterowany z pompy ciepła. Jeżeli pompa ciepła otrzyma sygnał z żądaniem produkcji ciepłej wody i okaże się, że wymaga w tym zadaniu wsparcia przez kocioł gazowy, to również i on poprzez zawór trójdrogowy będzie ładował zasobnik ciepłej wody użytkowej. Takie rozwiązanie pozwala na zastosowanie zasobnika ciepłej wody dedykowanego do pomp ciepła. Najczęściej spotykamy się ze stwierdzeniem, że jeżeli mielibyśmy układ hybrydowy to potrzebny jest zasobnik z podwójną wężownicą, gdzie jedna będzie dedykowana dla kotła, a druga dla pompy. Dlatego opisane rozwiązanie jest formą oszczędności, bo wystarczy zasobnik cwu z pojedynczą wężownicą dla pomp ciepła, a odpada koszt dodatkowej wężownicy. 

Kocioł gazowy da radę pracować w systemie z dużą wężownicą. Gorzej jeżeli np. w przypadku modernizacji chcielibyśmy produkować ciepłą wodę użytkową przez zasobnik, który wcześniej był dedykowany dla kotła gazowego. Wtedy mogą pojawić się problemy z przepływem bądź pompa ciepła nie będzie w stanie wyprodukować odpowiedniej ilości ciepłej wody użytkowej. Dzieje się tak, ponieważ pompa ciepła pracuje w niższym zakresie temperaturowym, co skutkuje potrzebą większych przepływów dla tych samych temperatur wody w zbiorniku.

Dlatego z zasobnikiem dla pomp ciepła sytuacja jest dużo łatwiejsza do opanowania. Zachowując stary zasobnik, dedykowany dla kotłów gazowych zbyt mała powierzchnia wężownicy i średnica spowodują, że produkcja cwu nie będzie efektywna bez załączenia kotła gazowego. 

Co z kotłem gazowym pierwszej generacji?

Drugi przykład dotyczy monoblokowej pompy ciepła od Wolf’a współpracującej z kotłem gazowym CGB pierwszej generacji. W takim układzie magistrale eBus nie są ze sobą kompatybilne 

W związku z czym komunikacja odbywa się za pośrednictwem wyjścia programowalnego A3 zasilanego napięciem 230 V przez przekaźnik do wejścia programowalnego E1. Jest ono stykiem beznapięciowym przez który pompa ciepła podaje sygnał do kotła gazowego o potrzebie grzania. Od strony hydraulicznej układ wygląda identycznie jak w poprzednim systemie. 

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ