Prace projektowe

1) Moc pompy 

Pierwsza rzecz, którą trzeba było ustalić to moc grzewcza pompy ciepła, która da radę ogrzać mój dom. Dom to 200m2 powierzchni mieszkalnej – ogrzewanej, całkowitej “trochę” więcej. Z wymaganą mocą był związany rozmiar kolektora dolnego i moc grzewcza przyszłej pompy. Nie miałem kompletnie rozeznania i prawdę mówiąc dobór został wykonany nieco “na pałę”, choć korzystałem z oprogramowania ozc i wyliczeń związanych z kilkumiesięcznym wykorzystaniem gazu. Tak po prostu stwierdziłem, że przyda się 10-11kW i na tą wielkość postanowiłem wykonać dolne źródło. Jak się później okazało, zupełnie przez przypadek udało mi się kupić pompę o mocy 8kW, więc zupełnie się rozminąłem z pierwotnymi szacunkami. Jeśli ktoś chciałby u siebie instalować pompę, a jest na etapie budowy, to zanim się za to zabierze, proponuję aby wykonał obliczenia OZC. W sieci można zdobyć darmowe oprogramowanie do tego celu, a jeśli się nie da rady, czy nie ma się na to ochoty, obliczenia można zlecić osobom specjalizującym się w liczeniu ozc. Wykonując obliczenia warto poeksperymentować ze zmianami w izolacji, wentylacji itp., aby dobrać optymalne rozwiązanie dla siebie.

2) Dolne źródło

Wybierając rodzaj dolnego źródła naczytałem się, że kolektory pionowe są zdecydowanie lepsze, bo dają wyższą temperaturę glikolu. Skoro ma być ekonomicznie, to niech będzie pionowy. Parę telefonów, maili i rozmów ostudziło jednak moje zapędy. Cena kolektora pionowego wynosiła około 100zł/mb, czyli 20-30kzł za instalację dla mnie. Podziękowałem. Nie zwróci się to nigdy. Teraz widzę, że rezygnacja z kolektora pionowego to był bardzo dobry wybór. Gdy obserwuję np. wizualizację Viessmana, to temperatury dolnego źródła są podobne lub niższe od temperatur osiąganych na moim kolektorze poziomym. Wprawdzie niektórzy forumowicze mają na tyle wydajne kolektory pionowe, że temperatury na nich są nieco wyższe, ale żeby nie popaść w ruinę finansową, zwykle jakoś sprytnie te kolektory wykonywali,. Jednak widać też trochę przypadków temperatur ujemnych na kolektorach pionowych (np.-3/-6) i moim zdaniem przyczyną jest źle dobrane lub wykonane DZ (ech ta firma…). Po prostu, ze względu na cenę, kolektory pionowe są często krótkie i wysoka na nich temperatura jest po prostu mitem nieosiągalnym w rzeczywistości. Ale jak ktoś nie ma miejsca, to nie ma wyjścia. Jeśli ktoś może zmieścić kolektor poziomy, to moim zdaniem jest to rozwiązanie z wyboru. Ja mogłem.
A więc poziomy -tylko jaki ? Meandry, spiralny, odkrywka, rowy ? Po konsultacją z koparkowcami dowiedziałem się, że wykopy na spiralny będą dużo łatwiejsze do wykonania, a więc i tańsze. Planując instalację DZ rozważałem kilka możliwości i odrzuciłem:
– kolektor pionowy ze względu na kosmiczny koszt wykonania (na szczęście mam sporą działkę i mogłem sobie na to pozwolić)
– kolektor poziomy wykonany w technologii odkrywki całej jego powierzchni – ze względu na koszty i totalną demolkę działki
– kolektor poziomy meandrowy – długi czas kopania 500-600m wykopu, koszt i pracochłonność z tym związana, cena wynajęcia małej koparki niewiele mniejsza od dużej, mała koparka płytko kopie.
Niech będzie więc spiralny. Wybrałem kolektor spiralny bo:
– każda “normalna” koparka jest w stanie wykopać rowy pod taki kolektor
– kopanie jest szybkie (łyżką 90cm), łatwe do zaplanowania
– koszt wynajęcia koparki jest niski, a tym samym wykonanie kolektora bardzo tanie
– kolektor nie musi zajmować regularnych powierzchni (meandrowy też nie musi) i może miec kształt na jaki pozwoli wyobraźnia oraz miejsce na dzialce, może być rozczłonkowany i poprowadzony np. dookoła domu (np. na małej działce). W takim przypadku należy zachować odpowiednią odległość od budynku (2-3m od brzegu kolektora – ale tu warto się poradzić np. producenta).
Kształt mojego kolektora dolnego:

Jaka rura i ile ? W instrukcjach do instalacji pomp kilku producentów pisali, że rura PE32 nadaje się dla sekcji o długości do 150m, powyżej stosuje się PE40. Ja stwierdziłem, że kolektor chcę przewymiarować, gdyż cena rury nie jest wysoka, a za mały kolektor to mało wydajna instalacja. Chciałem zrobić 4x150mb, ale okazało się, że rurę sprzedają w odcinkach 200m, więc kupiłem 4x200m rury PE40. A co tam, rura jest tania (koło 3zł/mb). Kolektor celowo przewymiarowałem, bo cały czas nie byłem pewny jaką PC kupię i jaka będzie mi wystarczała. Koszt zakopania 600, czy 800 m rury nie różni się znacząco (zwłaszcza w stosunku do całej inwestycji), więc mając parę arów terenu zakopałem 800m rury.

3) Przepływy, szacowanie oporów przepływu, dobór ilości pętli kolektora i obiegówek.

Pompa ciepła do swojej poprawnej pracy wymaga zapewnienia odpowiednich przepływów przez dolne jak i przez górne źródło, a właściwie przez obydwa jej wymienniki czyli parownik i skraplacz. Jest to bardzo ważne i jeśli ich nie zapewnimy, to instalacja będzie działać niepoprawnie, a koszty eksploatacji będą niepotrzebnie wysokie. Wartości wymaganych przepływów zazwyczaj podaje producent i są one różne dla pomp ciepła o różnych mocach. Jeśli nasz producent nie podaje nie podaje wymaganych przepływów, to trzeba wziąć dane innego producenta, np: http://www.stiebel-eltron.ru/imperia…ent/mba/25.pdf gdzie na stronie 3 znajdziemy przepływy dla pomp ciepła o różnej mocy. Wynoszą one odpowiednio dla pomp o mocy 5 KW, 8 KW, 11 KW, 14 KW:
gz: Flow rate on hot side m3/h 0.6, 1.0, 1.4, 1.6
dz: on cold side m3/h 1.3, 1.9, 2.4, 3.3

Na stronach producentów rur PE można znaleźć materiały dla projektantów, a w nich wykresy, które ułatwiają obliczenia oporów przepływu. Na stronie: http://www.solis.pl/index.php/projektowanie_instalacji/instalacje_zrodla/obliczenia_przeplywu_zrodla znajdziemy dokładny opis jak to liczyć wraz z wykresami ułatwiającymi obliczenia. W skrócie:

  1. w instrukcji do pc sprawdzamy opory przepływu wymiennika pc przy nominalnym przepływie
  2. z wykresu liczymy opory dobiegu od pc do rozdzielacza i od rozdzielacza do pc
  3. przepływ nominalny pc dzielimy przez liczbę sekcji i dla takiego zmniejszonego przepływu liczymy opory przepływu przez pojedynczą pętlę
  4. dodajemy jakąś rezerwę np. 20-30%
  5. sumujemy wyniki z poprzednich punktów i mamy wymaganą wysokość podnoszenia obiegówki
  6. szukamy obiegówki która dla wymaganego nominalnego przepływu naszej pc będzie miała wysokość podnoszenia większą niż policzona.

Weźmy dla przykładu moją instalację. Pompa ciepła WPWE 11K wymaga przepływu rzędu 2.4m3/h. Załóżmy, że chciałbym położyć kolektor poziomy o sumarycznej długości rur równej 800m.

  • przy tym przepływie wg. danych producenta na wymienniku pompy pojawią się straty rzędu 170-190 hPa czyli koło 1,9 mWs (metra słupa wody)
  • od pc do rozdzielacza mam koło 4-5m, co w obie strony daje powiedzmy 10m rury PE40. 10m rury PE40 przy przepływie 2.4m3/h przyniesie straty rzędu 0,7 mWs
  • oszacujmy sekcje DZ w czterech wariantach wykorzystując wykres ze strony Solis.pl:
  • a) gdybym wybrał 3 sekcje, to przepływ przez jedną będzie równy 0,8m3/h, a sekcje będą miały po 266m, co możemy skrócić do 250m, bo trudno będzie kupić w jednym kawałku rurę o długości 266m:
    – rura PE32 da opory koło 12mWs na 1000mb, czyli koło 3mWs dla naszego kolektora
    – rura PE40 da opory koło 4mWs na 1000mb, czyli koło 1mWs dla naszego kolektora
  • b) gdybym wybrał 4 sekcje to przepływ przez jedną będzie równy 0,6m3/h, a sekcje będą miały po 200m:
    – rura PE32 da opory  koło 8mWs na 1000mb, czyli koło 2mWs dla naszego kolektora
    – rura PE40 da opory  koło 2mWs na 1000mb, czyli koło 0,4mWs dla naszego kolektora

W sumie dla najkorzystniejszego z szacowanych przypadków będziemy potrzebowali obiegówkę która przy oporach nie mniejszych niż 1.9+0,7+0,4=3mWs da przepływ rzędu 2,5m3/h. dokładając pewien margines bezpieczeństwa (na filtry, kolanka, zagięcia itd.) rzędu 20-30%% wysokość podnoszenia przyjąłbym 3,6-4mWs.

Dla najmniej korzystnego z szacowanych przypadków przy przepływie 2,5m3/h będziemy musieli uzyskać ciśnienie co najmniej rzędu 1,9+0,7+3=5,6mWs, po zastosowaniu 20-30% współczynnika bezpieczeństwa koło 6,2-7mWs.

4) Studzienka zbiorcza.

W wielu miejscach polecano założenie studzienki zbiorczej. Bo analizie stwierdziłem, że w moim przypadku nie ma to za bardzo sensu, gdyż rozdzelacz mogę zrobić w piwnicy, a odpadną spore problemy. Argumenty za studzienką:

– duże oddalenie kolektora od budynku – w studzience umieszczamy rozdzielacz, a grubszą rurą doprowadzzmy glikol do budynku. zalety ??? W zasadzie nie mogę za bardzo wymyślić… no może krótsze sekcje ?
– nieco mniejszy przepust przez scianę, ale czy to na prawdę robi różnicę czy mamy 2 dziury 10x10cm, czy 15x30cm? I tak będzie zatkany i zapiankowany.
Przeciw studzience:
– koszt + dodatkowa praca
– ewentualne nieszczelności, woda w studzience,
– łażenie do studzienki żeby sprawdzić jak się miewa rozdzielacz
– a gdy ktoś wlezie i ze złośliwości przetnie rury ?
– kłopotliwa instalacja i ewentualna konserwacja rozdzielacza – włazić do dziury ???
A wiec studzience powiedziałem NIE i nie żałuję wyboru do dziś.

5) Instalacja w kotłowni/pompowni

Projektując instalację w pompowni należy wziąć po uwagę wymagane przez pompę ciepła przepływy i zadbać o to, żeby w instalacji nie wprowadzać zbędnych oporów. Sprowadza się to do zapewnienia odpowiednio dużych średnic rur, filtrów, zaworów i tego typu osprzętu.

6) Górne źródło

Jeśli ktoś jest na etapie projektu domu, czy wykonania instalacji grzewczej w domu, to powinien wybrać najlepsze rozwiązanie jakim jest podłogówka na całej powierzchni podłóg w domu. Grzejniki , moim zdaniem, na dzień dzisiejszy to po prostu przeżytek, którego nie warto mieć. Do podłogówki polecam zainstalowanie drabinek w łazienkach (podpiętych jako kolejne pętle podłogówki), ale żadnych innych grzejników naściennych. Jeśli ktoś z jakiejś przyczyny nie może zainstalować podłogówki w jakimś pomieszczeniu, to może się ewentualnie zastanowić nad ogrzewaniem ściennym. Trudniejszą sytuację mamy, gdy modernizujemy istniejącą instalację – wtedy trudno, trzeba się dopasować do możliwości, które są w danym miejscu dostępne. Gdy budowałem mój dom niestety nie wiedziałem tego, o czym teraz piszę i popełniłem bardzo duży błąd: podłogówkę zainstalowałem na parterze, a na piętrze niestety grzejniki. Nikomu nie polecam takiego rozwiązania.

Wodna podłogówka to bardzo wygodny, energooszczędny i elastyczny system, do którego będzie można podpiąć cokolwiek: pompę ciepła, kocioł gazowy, a nawet kocioł węglowy, elektryczny czy jakikolwiek inne źródło ciepła. Jeśli idąc za modą położymy w naszym energooszczędnym domu kable grzewcze, wtedy będziemy skazani na ogrzewanie elektryczne i nie będzie szans na modyfikację tego bez demolki w domu. Kable grzewcze wydają się atrakcyjne, bo łatwo się je układa i niezbyt dużo kosztują. Często zapomina się jednak, że oprócz ogrzewania, trzeba zapewnić też ciepłą wodę. Po pewnym czasie może (choć nie musi) okazać się, że co+cwu w naszym energooszczędnym domu to spory wydatek i może warto by było jakoś go zmniejszyć. Wodna podłogówka to umożliwi, elektryczna niestety nie.

Projektując podłogówkę można albo ją policzyć albo uprościć i przyjąć następujące założenia:
– rury podłogówki układamy co kilkanaście centymetrów, tzn. co 10, maksymalnie co 15cm
– długość rury w jednej sekcji nie powinna przekraczać 100m
– oddzielne kondygnacje powinny mieć oddzielne rozdzielacze.
I tyle. Układając podłogówkę zgodnie z tymi zasadami ułożymy wydajny i tani w eksploatacji system grzewczy dla całego domu.