Zbiornik buforowy - niezbędne uzupełnienie kotła na drewno

Czym jest zbiornik buforowy, zwany też akumulatorem ciepła? W zasadzie to zbiornik odpowiedniej konstrukcji o znacznej pojemności, mogący zgromadzić, zakumulować dużą ilość gorącej wody, a tym samym dużą ilość ciepła. Z założenia bufor to urządzenie, które przechowuje ciepło z niewielkimi stratami i pozwala pobierać je w dowolnych ilościach dokładnie wtedy, gdy jest potrzebne.

Na wyjściu z bufora montuje się zwykle automatyczny układ termostatyczny, który dawkuje ciepło w taki sposób, aby utrzymać zadaną, stałą temperaturę instalacji grzewczej. Wówczas sterowanie ogrzewaniem budynku z kotłem na paliwo stałe staje się niemal równie precyzyjne jak przy ogrzewaniu gazowym, elektrycznym czy z kotłem podajnikowym.

Jak działa bufor ciepła?

Kocioł na biomasę, pracując na pełnej mocy, grzeje bufor do 80−90 stopni Celsjusza. Takie grzanie trwa kilka godzin, w efekcie czego zbiornik powinien zostać nagrzany do jak najwyższej temperatury. Na tym praca kotła się kończy. Następne rozpalenie będzie konieczne dopiero wtedy, gdy cały zapas ciepła z bufora zostanie wyczerpany (zwykle trwa to od jednej doby do nawet tygodnia, zależnie od pojemności bufora i pogody).

Bufor koniecznie musi być pionowym zbiornikiem, bo tylko wtedy utrzymuje się rozwarstwienie wody o różnych temperaturach, które jest istotą działania bufora. Dzięki warstwowemu układowi wody nie jest konieczne nagrzanie całego bufora do wysokiej temperatury, aby móc pobierać z niego ciepło. Najgorętsza woda zawsze znajduje się u góry zbiornika. Kształt przekroju bufora z kolei może być różny, choć najczęściej ma on postać pionowego walca. Instalacja z buforem ma wiele zalet. Zbiornik buforowy to coś więcej, niż wspomaganie kotła na drewno. To domowy magazyn ciepła, mogący łączyć w sobie funkcje:

• bojlera c.w.u.;

• zbiornika dla kolektorów słonecznych;

• przechowalni ciepła z prądu w taniej taryfie;

• łączenia wielu źródeł ciepła w jednej instalacji.

Gromadząc ciepło w jednym miejscu, nie trzeba kupować osobnych zbiorników do każdego z tych celów i marnować miejsca na ich rozstawienie. Przechowywanie gorącej wody w jednym, świetnie zaizolowanym zbiorniku, to także mniejsze straty energii, czyli niższe koszty.

Pewną niedogodnością zbiornika buforowego jest to, że zajmuje on miejsce. Nowe, małe domy są przeważnie projektowane w oderwaniu od realiów (z myślą o ogrzewaniu gazem ziemnym), więc kotłownia występuje szczątkowo i ma wymiary kanciapy na miotłę i wiadro. Co prawda bufor można postawić w sąsiednim pomieszczeniu, ale wymaga to wykrojenia cennego metra kwadratowego na ten cel.

Galmet

Kiedy stosować zbiornik buforowy?

Są sytuacje, kiedy zbiornik buforowy jest niezbędny, aby ogrzewanie nie było pasmem udręk. Choć warto mieć świadomość, że w każdym przypadku zastosowanie bufora niesie ze sobą wszechstronne korzyści. Korzyści bufora przy różnych typach instalacji:

• kocioł zasypowy na drewno w nowym domu – nawet najlepsze kotły zasypowe nie nadają się do samodzielnego stosowania w nowych domach. Nie potrafią efektywnie i czysto spalać opału stałego, typu drewno, na tak niskich mocach, rzędu 2−3 kW, jakich wymagają współczesne dobrze docieplone domy. A prawdziwa tragedia zaczyna się po wpięciu ich do instalacji z przewagą ogrzewania podłogowego. Podpięcie zbiornika buforowego likwiduje te problemy. Obecnie dostępne na rynku kotły wręcz wymagają podłączenia ich do zbiornika buforowego, czasem pod rygorem utraty gwarancji, ale nawet jeśli tak nie jest, to i tak warto o buforze pomyśleć, ponieważ będzie on konieczny, gdy wejdą w życie uchwały antysmogowe. Formalnie taki kocioł spełnia bowiem wymogi 5. klasy tylko pracując na pełnej mocy, czyli z buforem;

• ogrzewanie podłogowe – zakresy temperatury właściwe dla kotłów i dla ogrzewania podłogowego kompletnie się ze sobą nie pokrywają, dlatego współpraca kotła zasypowego i podłogówki to smolisto-smrodliwy koszmar. Aby pogodzić te dwa światy, konieczny jest zbiornik buforowy, który umożliwi ekonomiczne spalanie w kotle na wysokich temperaturach i stabilną pracę podłogówki przy odpowiednio niskiej temperaturze zasilania;

• kocioł zgazowujący drewno – kotły te są przystosowane do pracy wyłącznie z pełną mocą. Niestety, nie brakuje osób, które próbują użytkować takie kotły bez bufora i „kiszą” w nich drewno jak w starym „śmieciuchu”, a potem płaczą, że to zgniło, tamto zostało zalane smołą, a z kotła zrobiło się sito po trzech latach, nie mówiąc już o zalepionym kominie. Dlatego pamiętajmy – kocioł zgazowujący drewno wymaga bufora.

Bufor i kocioł na paliwo stałe

Poprawnie wpięty w system zbiornik buforowy sprawia, że kocioł zasypowy staje się czysty i mało wymagający w kwestii obsługi – niemal jak kocioł podajnikowy, przy czym można palić dowolnym (tanim) paliwem. Taki system zapewnia:

• czyste i efektywne spalanie – dzięki pracy kotła z pełną mocą lub mocą przekraczającą połowę mocy znamionowej,

• rzadsze wizyty w kotłowni – im większy zbiornik, tym rzadziej istnieje potrzeba tam zaglądać, raz na kilka dni zimą do raz na tydzień latem, gdy będzie podgrzewana tylko ciepła woda,

• wyrównaną temperaturę w domu – ciepło z bufora jest dostarczane do budynku w miarę potrzeb przez całą dobę.

Ile można zyskać?

Prawidłowo dobrany mocą i właściwie obsługiwany kocioł osiąga średnioroczną sprawność grzania na poziomie około 50%. Niewłaściwy sposób palenia, brak czyszczenia, zbyt duża moc nominalna lub zbyt mała powierzchnia wymiennika – to kwestie, które mogą sprawić, że sprawność drastycznie spadnie w okolice 30%, a nawet mniej.

Jako użytkownicy musimy mieć świadomość, że kocioł współpracujący ze zbiornikiem buforowym nie osiągnie na pewno sprawności podawanej w folderach reklamowych. To wartości osiągane przy idealnych warunkach w laboratoriach, ale realistycznie patrząc, można oczekiwać sprawności na poziomie 70%, gdy kocioł będzie pracował z pełną mocą, spalając paliwo w dobrych warunkach i wysokich temperaturach. Dzięki współpracy ze zbiornikiem buforowym kocioł wyciągnie z paliwa tyle, ile się da, nie będzie zarastał sadzą i odbierze tyle ciepła, na ile pozwala mu wymiennik. Realnie patrząc, dzięki optymalizacji warunków palenia, da to oszczędność opału rzędu 30−50%. Ale nawet gdyby oszczędności opału nie było wcale, to nadal dzięki buforowi oszczędza się czas na obsłudze kotłowni.

Jak dobrać pojemność bufora?

Im większy bufor, tym lepiej, oczywiście w granicach rozsądku i możliwości. Sensowna pojemność dla przeciętnego budynku o powierzchni około 150 m2 to 1000−2000 litrów. Pojemność zbiornika buforowego należy ustalić w odniesieniu do zapotrzebowania budynku na ciepło. Najlepiej jest wyliczyć pojemność tak, aby nawet w okresie największych mrozów ładowanie bufora odbywało się w najgorszym razie co 24 godziny. Można dokonywać precyzyjnych obliczeń, robić bilanse cieplne albo założyć i przyjąć wskaźnik pojemności bufora od 40 do 80 litrów na każdy kilowat efektywnej mocy kotła, ze wskazaniem na tę większą wartość dla celów grzewczych. Dodatkowo trzeba też doliczyć 100−150 litrów pojemności bufora dla celów ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) dla trzyosobowej rodziny. Jeśli tak wyliczona pojemność to za dużo ze względu na brak miejsca lub zbyt duże koszty, to bufor może być mniejszy. Przykładowo, dla bufora o pojemności 1000 litrów. Oznacza to, że do temperatury w okolicy zera stopni Celsjusza zgromadzi ciepło potrzebne na co najmniej 24 godziny, a w czasie mrozów w najgorszym przypadku ładować go będzie trzeba co 12 godzin. Mniejszy bufor wciąż ma tę samą zaletę, co duży – można używać kotła na pełnej mocy, otrzymując sumarycznie więcej energii z tej samej ilości paliwa. Jedyna różnica polega na skróceniu odstępów czasu między kolejnymi rozpaleniami.

Zbiornik buforowy to nie jedyne urządzenie, które jest potrzebne. Po zamontowaniu bufora potrzebne jest dużo większe naczynie wzbiorcze. Aby odpowiednio dopasować jego wielkość, należy przyjąć wskaźnik 4% objętości zładu wodnego. A więc instalacja z buforem 1000 litrowym + zład wodny daje razem 1200−1400 litrów, co wymaga naczynia o pojemności 50−60 litrów. To nie są duże koszty, ale trzeba znaleźć na nie miejsce, dlatego warto mieć to na uwadze.

Zwykle najprościej będzie zainstalować zbiornik buforowy możliwie blisko kotła, najlepiej na tym samym poziomie podłogi co kocioł, ale nie jest to przymus. W razie potrzeby można ustawić bufor zarówno wyżej, jak i niżej (nawet o piętro lub więcej) względem kotła. W dobie pomp obiegowych różnice poziomów nie stanowią problemu. Dla zwiększenia pojemności można też łączyć bufory ze sobą, ale jest to osobne i wcale nie takie proste zagadnienie. Dodatkowo radzę zwrócić uwagę na dobrą izolację samego bufora, jak i rur łączących kocioł z buforem, pamiętając o tym, że będą przesyłać czynnik wysokotemperaturowy do 90 stopni Celsjusza.

Należy pamiętać, że 1000 – litrowy bufor to tona wody + ciężar samego bufora, więc może nie w każdym budynku i nie na każdym stropie da się go bezpiecznie ustawić. Czasem będzie musiał stać na posadzce posadowionej bezpośrednio na gruncie.

Wybór zbiornika buforowego

Najlepiej sprawę wyboru zbiornika buforowego pozostawić instalatorowi, który komponuje całą instalację, tak aby pracowała optymalnie. Nie bez znaczenia jest też cena zbiornika buforowego. Gotowy prosty zbiornik o pojemności 1000 litrów to koszt 3−4 tysięcy złotych. Dodając do tego wężownicę solarną oraz c.w.u., cena rośnie do 7−8 tysięcy złotych. Jednak biorąc pod uwagę wszystkie korzyści z posiadania bufora i zakup gotowego zbiornika, to inwestycja, która zwraca się w kilka lat.

Faktem jest, że przechowywanie gorącej wody w buforze generuje straty, ale w ostatecznym bilansie zysków są one akceptowalne. W dobrze zaizolowanym buforze temperatura wody powinna spadać w tempie góra 2−3 stopni Celsjusza na dobę dla 1000 l (tj. ~1 kWh). Nawet ta ilość ciepła nie idzie na marne, nie ucieka w próżnię, ale grzeje pośrednio dom.

Przed zakupem lub wykonaniem zbiornika trzeba pamiętać, że musi on jakoś wejść do kotłowni. To oznacza, że bez ocieplenia nie może być szerszy niż drzwi, przez które trzeba go będzie wnieść (według normy to minimum 90 cm).

Wiesław Skiepko, biuro@eco-palnik.pl