Grzejniki na piętrze ledwo letnie, a podłogówka w salonie grzeje za mocno, choć kocioł pracuje bez przerwy? Tak mogą wyglądać objawy instalacji, w której kilka pomp zaczyna sobie nawzajem przeszkadzać.

Rozwiązaniem bywa niepozorny element montowany między źródłem ciepła a obiegami grzewczymi, czyli sprzęgło hydrauliczne. Sprawdź, kiedy jest naprawdę potrzebne, jak policzyć jego wielkość i czym różni się jego praca przy kotle i przy pompie ciepła.

Czym właściwie jest sprzęgło hydrauliczne?

To pionowy zbiornik o przekroju większym niż podłączone do niego rury. Z jednej strony podłącza się do niego obieg źródła ciepła, z drugiej obiegi grzewcze. W środku powstaje strefa o niskim spadku ciśnienia, w której strona kotła i strona instalacji są oddzielone hydraulicznie. Dopóki ten spadek pozostaje niski, przepływ w jednym obiegu nie wymusza przepływu w drugim¹.

W kotłowni pracują więc dwa niemal niezależne obiegi: pierwotny, czyli kotłowy, i wtórny, czyli instalacyjny. Gdy w jednym z nich zmienia się przepływ albo rozkład ciśnień, drugi pracuje dalej bez zakłóceń.

Sprzęgło ma też zadania pomocnicze. W górnej części odbywa się odpowietrzanie, które w niektórych modelach wspomagają perforowane przegrody. Na dole zbierają się zanieczyszczenia usuwane zaworem spustowym, a odmulanie ułatwiają wkłady magnetyczne.

Kiedy sprzęgło jest naprawdę potrzebne?

Zwykle tam, gdzie jest kilka obiegów grzewczych i każdy ma własną pompę. Typowy przykład to dom, w którym jeden kocioł zasila grzejniki na piętrze, ogrzewanie podłogowe na parterze i zasobnik ciepłej wody. Sprzęgło ułatwia też budowę kaskady kotłów. A ponieważ oddziela obieg kotłowy od obiegów grzewczych, instalacji nie trzeba równoważyć hydraulicznie.

Coraz częściej montuje się je przy kotłach wiszących o małej pojemności wodnej i przy pompach ciepła powietrze-woda. Vaillant wskazuje, że sprzęgło jest konieczne wtedy, gdy przepływ wody w instalacji znacznie odbiega od przepływu, którego wymaga kocioł albo który sam zapewnia.

Jak dobrać sprzęgło do instalacji?

Punktem wyjścia jest przepływ, a nie sama moc. Sprzęgło dobiera się do maksymalnego przepływu na zasilaniu. Przepływ dla każdego obiegu liczy się ze wzoru V = P × 860 / ΔT, gdzie V to przepływ w l/h, P to moc obiegu w kW, a ΔT różnica temperatur zasilania i powrotu. Dla grzejników przyjmuje się zwykle ΔT 15°C, dla podłogówki 7°C, a wyniki dla wszystkich obiegów się sumuje².

Przykład? Dom z obiegiem grzejnikowym o mocy 8 kW i podłogówką o mocy 6 kW. Dla grzejników wychodzi 8 × 860 / 15 ≈ 459 l/h, dla podłogówki 6 × 860 / 7 ≈ 737 l/h. Razem około 1,2 m³/h i właśnie do tej wartości dobierasz urządzenie.

Z takim wynikiem łatwo porównać konkretne modele, bo producenci podają w katalogach przepływ maksymalny. AFRISO dla modelu BLH 801 podaje na przykład moc 70 kW i przepływ maksymalny 4 m³/h. Kiedy wybierasz sprzęgło hydrauliczne, zaczynaj więc od przepływu, a dopiero potem patrz na moc.

Przewymiarowanie nie zaszkodzi instalacji. Za małe sprzęgło to już problem: przy maksymalnym obciążeniu średnia prędkość przepływu w jego pionowej części nie powinna przekraczać 0,2 m/s. Średnica korpusu powinna być 2-3 razy większa od średnicy króćców, a pod dolnymi króćcami zostawia się wolną przestrzeń, w której zbierają się osady³.

Co się dzieje w sprzęgle, gdy przepływy się różnią?

Możliwe są trzy sytuacje:

• przepływ po stronie kotła i po stronie instalacji jest taki sam – całą moc odbiera instalacja,
• przeważa przepływ kotłowy – część gorącej wody wraca do kotła, podnosi temperaturę powrotu i daje automatyce sygnał, że trzeba obniżyć moc,
• przeważa przepływ instalacyjny – część wody z powrotu jest zasysana ponownie, więc temperatura zasilania obiegów spada.

Pomp po stronie instalacji nie można jednak dokładać bez końca. Suma ich wydajności nie powinna przekraczać 130% wydajności pompy kotłowej².

Tu zaczyna się różnica między kotłami. Przy zwykłym kotle, niekondensacyjnym, pompy kotłowe powinny mieć łącznie o 10-50% większą wydajność niż suma pomp instalacyjnych. Dzięki temu kocioł utrzymuje wymaganą minimalną temperaturę powrotu³.

Przy kotle kondensacyjnym cel jest odwrotny. Jak zaznacza Vaillant, sprzęgło ma tu zachować przepływ przez kocioł, ale nie powinno podnosić temperatury powrotu. Kondensacja zachodzi bowiem dopiero wtedy, gdy spaliny schłodzą się poniżej punktu rosy, czyli około 55-56°C. Pompa kotłowa o stałej wydajności przy pracy palnika z niską mocą niepotrzebnie tę temperaturę podnosi. Dlatego w nowoczesnych kotłach stosuje się pompy o wysokiej sprawności i regulację, która dopasowuje ich pracę do aktualnej mocy kotła.

Sprzęgło czy bufor przy pompie ciepła?

Przy pompie ciepła powietrze-woda rolę sprzęgła może przejąć bufor. Vaillant wyjaśnia, że przy kilku obiegach grzewczych działa on jak sprzęgło hydrauliczne o dużej pojemności. Jego zapas wody przydaje się też przy odszranianiu parownika, bo ten proces wymaga określonej ilości ciepłej wody. Viessmann podaje, że pojemność bufora powinna wynosić od 10 do 20 litrów na każdy kilowat mocy grzewczej pompy.

Czy bufor jest zawsze potrzebny? Nie. Według Galmetu prosta instalacja podłogowa, bez stref i zamykających się obiegów, z zapewnionym minimalnym przepływem, może pracować bez niego. Zanim zdecydujesz, sprawdź w dokumentacji pompy, jakiej minimalnej objętości wody i jakiego minimalnego przepływu wymaga producent. Od tego zależy, czy wystarczy samo sprzęgło, czy potrzebny jest zbiornik.

Jak zamontować sprzęgło, żeby działało latami?

Sprzęgło montuje się pionowo, z odpowietrznikiem automatycznym w górnej części i zaworem spustowym u dołu. Korpus powinien być zaizolowany, bo izolacja ogranicza straty ciepła.

Zostaje jeszcze odmulanie. ELTERM w instrukcji swojego sprzęgła zaleca, żeby robić je regularnie, najlepiej raz w roku po sezonie grzewczym. Osady usunięte przez zawór spustowy nie trafią już do kotła ani pompy.

W praktyce kolejność jest prosta: najpierw policz przepływ, potem sprawdź wymagania kotła albo pompy ciepła, a na końcu wybierz model z odpowietrznikiem i zaworem spustowym. Sprzęgła, odpowietrzniki i pozostałą armaturę okołokotłową znajdziesz m.in. w Euroterm24, hurtowni techniki grzewczej i sanitarnej.

Źródła

1. Caleffi. Sprzęgło hydrauliczne seria 548. Karta techniczna 01076/16 PL. Caleffi, 2016. https://www.caleffi.com/sites/default/files/media/external-file/01076_PL.pdf
2. Biernacki Ł. Co to jest sprzęgło hydrauliczne, jak działa i gdzie go stosować? InstalReporter, 2014. https://instalreporter.pl/ogolna/co-to-jest-sprzeglo-hydrauliczne-jak-dziala-i-gdzie-go-stosowac/
3. Lech M, Szaflik W. Sprzęgła hydrauliczne. Rynek Instalacyjny, 2011. https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/projektowanie-c-o/15492,sprzegla-hydrauliczne