Komfor

Klimatski uslovi okoline svakako utiču na naše raspoloženje i kvalitet života. Veći deo dana provedemo u zatvorenom prostoru na poslu, kod kuće i u prevozu. Zbog toga je poželjno da klimatski uslovi u zatvorenom prostoru budu prilagođeni našem telu.

Osećaj komfora se postiže kada su temperatura, vlažnost i kretanje vazduha kao i temperatura zidova izbalansirani prema odeći i aktivnosti čoveka. Čovek ima svoj sistem regulisanja temperature koji kada se preoptereti daje osećaj nekomfora i nelagodnosti, a može biti i uzrok bolesti. Jedan od razloga uvođenja regulisanja u sisteme grejanja i klimatizacije jeste potreba da se stvore optimalni uslovu u prostoru da se biološki sistem regulisanja ne dovede u zasićenje. Drugi razlog je to što svako od nas ima drugačiji biološki sistem regulisanja temperature jer je osećaj ugodnosti karakteristika čoveka kao pojedinca.

Energetska efikasnost

Oko 40% ukupne energije koju koristimo potroše zgrade. Više od 50% te energije potroši se na toplu vodu i grejanje zgrada.

Jasno se vidi da ćemo mnogo više novca uštedeti ako štedimo na grejanju nego, na primer, na rasveti. Ovo je još jedan razlog za uvođenje regulisanja u sisteme grejanja.

Slike 1. Raspodela potrošnje energije

Planiranje sistema grejanja

Osnovni cilj planiranja sistema grejanja jeste da se postigne odgovrajući nivo komfora i pogodnosti uz što manju potrošnju energije.

Da li će te kao primarni izvor toplote koristiti drvo, pelet, ugalj, gas, lož ulje, struju, obnovljive izvore ili neku kombinaciju ovih izvora to zavisi od vas, a portal grejanje.com je tu da vam u toj odluci pomogne.

Važan kriterijum za odabir tipa grejanja jeste cena energenta i to ne trenutna cena već trend kretanja cene u proteklih nekoliko godina kao i predviđeni trend u narednih nekoliko godina.

Sistem grejanja u opšem slučaju sadrži:

• generator toplote (kotao, toplotna pumpa, solar...)
• sistem distribucije toplote (cevi, ventili, razdelnici, davači, filetri...)
• potrošače odnosno grejna tela (podni i zidni paneli, radijatori, ventilator konvektori itd.)
• sistem regulisanja na nivou generatora toplote, distribucije i potrošača

Sistem regulisanja

Kada je reč o regulisanju grejanja, treba razmotriti sledeće:

• regulisanje temperature u prostorijama
• regulisanje temperature vode u razvodima grejnih krugova (zonski)
• regulisanje rada kotla

Na slici je data šema tipične instalacije za radijatorsko i podno grejanje i zagrevanje sanitarne vode. Šema sadrži samo elemente bitne za regulasanje.

Slike 2. Instalacija za radijatorsko i panelno grejanje i pripremu sanitarne tople vode

1. kotao
2. davač spoljašnje temperature
3. rezervoar sanitarne tople vode sa recirkulacijom
4. grejni krug za radijatore
5. grejni krug za podno i/ili zidno grejanje

Instalacija sa slike ima 5 pumpi i 3 trokraka mešna ventila. Te pumpe i ventile treba nekako pokrenuti, ali ne bilo kako već prema unapred definisanim kriterijumima i algoritmima.

Veoma je važno da je instalacija dobro izvedena u hidrauličkom smislu. Čak i najboljim sistemom regulisanja ne može upravljati loše izvedena hidraulička instalacija!

Za sistem sa slike vidi se da je regulisanje potrebno radi:

• zaštite hladnog kraja kotla
• regulisanja temperature u razvodu
• pripreme tople sanitarne vode
• pripreme vode za grejanje
• kompenzacije temperature u razvodu prema spoljašnjoj temperaturi
• regulisanja temperature po prostorijama

Zaštita hladnog kraja kotla

Na povratu kotla postoji pumpa, mešni ventil i davač temperature. Sistem regulisanja za ovaj deo ima zadatak da temperatura koja ulazi u kotao ne bude ispod temperature tačke rose dimnih gasova jer tada kod kotlova na drva, ugalj i mazut dolazi do kondenzacije vode iz sagorelih gasova unutar kotla. Ta voda sadrži sumpornu kiselinu koja ubrzava proces korozije a samim tim smanjuje vek trajanja kotla. Sistem regulisanja dobija informaciju o temperaturi vode u povratu i po potrebi meša vodu iz povrata sa toplom vodom iz razvoda.

Regulisanje temperature u razvodu

Sistem regulisanja na osnovu zadate i merene temperature razvoda iz kotla reguliše sagorevanje goriva i samim tim štedi energiju. Kod kotlova na tečno i gasovito gorivo to se najčešće postiže regulisanjem sagorevanja na gorioniku. Kod čvrstih goriva reguliše se protok svežeg vazduha (najčešće je to mehanički regulator promaje).

Željena temperatura u razvodu može da se menja prema spoljašnjoj temperaturi na osnovu krive grejanja. Ovu vrstu regulisanja imaju najčešće moderniji kotlovi sa digitalnom upravljačkom jedinicom.

Slike 3. Kotao

Priprema sanitarne vode

Zadatak sistema regulisanja je da održi zadatu temperaturu u rezervoaru za sanitarnu toplu vodu. To radi uključivanjem pumpe, a na osnovu zadate i merene temperature u rezervoaru.

Postoji i recirkulaciona pumpa koja radi neprekidno ili sekvencijalno i to samo u periodu dana kada postoji potreba za toplom sanitarnom vodom.

Pored ove dve funkcije, sistem regulisanja treba da obezbedi i periodično ispiranje cevovoda i rezervora vodom na tempearaturi preko 65°C kako bi se izvršila dezinfekcija i uništavanje bakterije legionele.

Slike 4. Rezervoar za sanitarnu toplu vodu

Priprema vode za grejanje

Na šemi je prikazan grejni krug za radijatore i grejni krug za podno i/ili zidno grejanje. Temperatura vode u radijatorima najčešće je preko 50°C, a to je previše za podno i zidno grejanje. U najboljem slučaju ta temperatura je neprijatna za korisnika, a postoji opasnost i od vitoperenja i pucanja podnih i zidnih obloga.

Sistem regulisanja u ovom slučaju ima zadatak da reguliše temperaturu vode u razvodu za radijatorksko i u razvodu za podno grejanje nezavisno.

Slike 5. Krugovi grejanja za radijatore i panele

Kompenzacija temperature u razvodu prema spoljašnjoj temperaturi

Veoma efikasan način postizanja komfora, naročito kada zgrada nema regulisanje temperature u prostorijama, jeste ako se temperatura vode u grejnim telima menja u zavisnosti od spoljašnje temperature. Polazni podaci za projektovanje sistema grejanja su toplotni gubici objekta, a na osnovu spoljašnje projektne temperature. Na osnovu ovih podataka dimenzioniše se sisitem grejanja: snaga kotla, protok, prečnik cevi, broj rebara radijatora, površina grejnih panela itd... Svaki grad u Srbiji ima definisanu spoljašnju projektnu temperaturu, na primer za Beograd je -12°C.

Neophodno je regulisati temperaturu u razvodu u odnosu na spoljašnju temperaturu kako bi se zadovoljili kriterijumi komfora bilo da je spoljašnja temperatura -15°C ili +5°C. Kao kriterijum za promenu temperature u razvodu u odnosu na spoljašnju temperaturu uvodi se pojam kriva grejanja. Donja tačka ove krive dobija se na osnovu temperature u prostoriji kada se sistem grejanja u letnjem periodu isključuje. Gornja tačka krive određuje se prema tipu grejanja: radijatorsko, podno, zidno, konvektorsko ...

 Slika 6. Kriva grejanja za radijatorsko grejanje

Sistem regulisanja u ovom slučaju treba da na osnovu zadate krive grejanja, spoljašnje temperature i temperature u razvodu, a uz pomoć mešnog ventila reguliše temperaturu vode u razvodu grejnog kruga. Za slučaj sa slike 2 potrebna je jedna kriva grejanja za radijatorsko, a druga za podno grejanje.

Regulisanje temperature po prostorijama

Maksimalna ušteda i komfor postiže se upravo uvođenjem regulisanja temperature po prostorijama. Ovo je moguće postići postavljanjem ventila sa termostatskim pogonom ili implementiranjem sobnih kontrolera. Sobni kontroleri mogu biti analogni i digitalni. Digitalni kontroleri se mogu integrisati sa sistemom regulisanja kotla i distribucije kao i sa drugim sistemima kućne automatike. Uglavnom se sobni kontroleri nalaze na povoljnijim mestima u prostoriji nego što je to slučaj sa termo glavama tako da je i regulisanje kvalitetnije.

Sistem regulisanja temperature sobnim kontrolerom najčešće čine:

• sobni kontroler ili termostat sa internim ili eksternim davačem temperature
• aktuator koji prima upravljanje od kontrolera i pretvara ga u signal za pokretanje motornog pogona
• motorni pogon ventila na radijatoru ili na razdelniku panelnog grejanja

Čest je slučaj da se motorni pogon kontroliše direktno sobnim kontrolerom i to su uglavnom analogni termostati.

Slike 7. Nezavisno upravljanje temperature sobnim kontrolerima

1. sobni temperaturski kontroler
2. aktuator motornih pogona
3. motorni pogoni termostatskih ventila

Sobni kontroler na osnovu željene i merene temperature vazduha u prostoriji generiše upravljanje koje prosleđuje aktuatoru. Aktuator tu upravljačku veličinu pretvara u signal kojim pokreće motorni pogon ventila.

Ako je pogon ON/OFF onda je signal takođe ON/OFF i taj tip upravljanja spada u relejno upravljanje. Pečurka ventila može da bude u potpuno otvorenom ili potpuno zatvorenom položaju.

Ako je motorni pogon kontinualan onda je signal sa aktuatora kontinualan. Ovaj tip upravljanja spada u kontinualno upravljanje i pečurka ventila zauzima međupoložaj prema algoritmu upravljanja.

Ako je motorni pogon ON/OFF a vrednost upravljanja kontinualna, tada aktuator vrednost upravljanja pretvara u širinski modulisani ON/OFF signal na vremenskoj bazi. Ovaj tip upravljanja spada u širinski modulisano upravljanje (PWM - Pulse Width Modulation).

Sobni kontroleri omogućuju korisniku da na jednostavan način promeni željenu temperaturu i režim grejanja. Režim grejanja je zapravo predefinasana željena temperatura za najčešće situacije u prostoru. Sobni kontroleri najčešće imaju 3 do 4 različita režima:

• Komfort režim se koristi kada u prostoriji borave ljudi npr. 22°C
• Prekomfort ili StandBy je režim koji se koristi kada se prostor ne koristi neko kraće vreme i temperatura ovog režima je dovoljno niska da može relativno brzo da se postigne Komfort režim npr. 19°C
• Night ili Economy je režim koji se koristi noću ili ako se prostorija ne koristi duže vreme npr. 17°C
• Antifrost služi da spreči zamrzavanje instalacija kada se objekat duže vreme ne koristi, na primer u vreme praznika ili godišnjih odmora npr. 7°C

Korišćenje režima pre svega ima za cilj da se štedi energija. Treba imati u vidu da ako smanjimo željenu temperaturu u prosotoriji za 1°C uštedećemo 6% energije. Ako sa 25°C smanjimo na 21°C uštededa je oko 25°C!

Slike 8. Različite želljene temperature u prostorijama

Režimi grejanja mogu da se aktiviraju i prema kalendarskom rasporedu. Ovo je moguće ako sobni kontroler ima ovu opciju, ili ako je integrisan sa centralnim računarom u podstanici od kojeg prima informacije o režimu. Sobni kontroleri mogu da budu i deo pametne instalacije sa vizuelizacijom pa na jednostavan način može da se podesi vremensko i kalendarsko uključivanje režima za svaku prostoriju posebno.

Ovo su samo neki od razloga uvođenja regulisanja koje treba imati u vidu pri izboru i projektovanju sistema grejanja. Noviji sistemi grejanja najčešće su kombinovani sa više izvora toplote, na primer: toplotna pumpa sa elektro kotlom, gasni kotao sa elektro kotlom, gasni kotao sa kotlom na drva, toplotna pumpa sa solarnim panelima itd.

Hidraulička instalacija kombinovanog sistema grejanja kao i upravljanje složeni su i skupi, ali pružaju nezavisnost u korišćenju energenta. Energentima se u poslednje vreme dosta menja cena, a postavlja se pitanje i raspoloživosti u grejnoj sezoni. To je jedan od osnovnih razloga zašto se u kombinovanim sistemima grejanja pored primarne energije (ugalj, drvo, struja, gas, mazut) koriste obnovljivi izvori poput toplotne pumpe i solarnih panela.

Složenost sistema grejanja, nivo komfora i vreme otplate su parametri za odabir nivoa automatizacije:

• upravljanje kotla
• upravljanje kotla + zonsko upravljanje
• upravljanje kotla + sobna regulacija
• upravljanje kotla + zonsko upravljanje + sobna regulacija
• upravljanje kotla + zonsko upravljanje + sobna regulacija + integracija u jedinstveni sistem nadzora i upravljanja

Integracija u jedinstveni sistem nadzora i upravljanja najčešće podrazumeva implementaciju opreme istog proizvođača ili različitih proizvođača ali da zadovoljava isti standard automatizacije. Vrlo je važno da oprema podržava opšteprihvaćene standarde za automatizaciju kao što su KNX, LON, M-BUS, Ethernet. Na ovaj način sistem je proširiv, integrabilan, izmenljiv nezavisno od proizvođača i dobavljača opreme.

Za grejanje.com

Milan Jovanović dipl.inž.maš.

Srodni članci:

Antikondenzacioni ventil - zaštita hladnog kraja kotla