Az építmények komfortfokozatának növelése érdekében gyakran valósítanak meg épületen belüli használati melegvíz-cirkulációs hálózatot, és szerencsére a napkollektoros rendszerek alkalmazása is egyre gyakoribb. E két megoldás együttes alkalmazása viszont gyakran felvet olyan problémákat, melyek az épületgépész tervező, szerelő nagyobb odafigyelését igénylik.
Az épületeken belüli használati-melegvíz (HMV) cirkulációs hálózat kiépítése indokolt, ha csapolók viszonylag messze helyezkednek el a melegvíz termelő készüléktől. A felhasználó jó néven veszi, ha a melegvíz csap kinyitásakor rögtön a kívánt hőmérsékletű víz jelenik meg, és nem kell várni hosszúnak tűnő másodpercekig – esetleg percekig – a meleg víz megérkeztéig. A cirkulációs hálózat kiépítésével értékes vízmennyiség takarítható meg, viszont a vezeték hőveszteségének fedezése jelentős energiát igényelhet. Ezért nagyon fontos, hogy ha cirkulációt építünk ki, akkor a csővezetéket megfelelő módon hőszigeteljük, a cirkulációs szivattyú üzemidejét pedig ésszerűen meghatározott időprogram és/vagy a cirkulációs visszatérő vezeték hőmérséklete alapján vezéreljük.
Cirkuláció hagyományos, HMV-tárolós napkollektoros rendszerekben
A hagyományos, többnyire két hőcserélős melegvíz-tárolót alkalmazó napkollektoros rendszereknél ügyelni kell arra is, hogy a cirkuláció tárolóba történő visszavezetésével ne zavarjuk meg a tárolón belül kialakult, hőmérséklet szerinti rétegződést. Ezért a cirkulációt sosem szabad a tároló alsó, hidegvíz belépő csonkjába visszavezetni, hanem mindig a tároló felső részén elhelyezett cirkulációs csonkot kell használni erre a célra. Fontos az is, hogy ha a melegvíz elvételnél termosztatikus keverőszelepet is alkalmazunk, akkor a cirkulációt nem csak a tároló felső részébe, hanem a keverőszelep hidegvíz ágába is vissza kell vezetni, mindkét irányba külön-külön visszacsapószelep beépítésével. Így a termosztatikus keverőszelep akkor is tud működni, ha nincs melegvíz-fogyasztás. Ekkor a termosztatikus keverőszelep a hideg bemenetén keresztül döntően a cirkulációból jövő vizet engedi vissza a melegvíz ágba, a tároló felső részéből csak annyi meleg vizet enged hozzákeverni, amennyi a cirkulációs veszteség pótlásához szükséges. (Lásd az 1. ábrán a piros nyíllal jelölt kiemeléseket, részletesebb magyarázatot pedig a Magyar Installateur 2010/áprilisi számában).
1. ábra
Cirkuláció kombipuffer és átfolyós kombipuffer tárolók alkalmazása esetén
A cirkulációs hálózat bekötése kombipuffer tároló (belső melegvíz-tároló a puffertárolóban) esetén nem okoz különösebb problémát. Az ilyen tartályokon többnyire található külön cirkulációs csonk, ami a belső melegvíz tartály középső magasságáig nyúlik le. Ügyelni kell viszont a cirkuláció bekötésére akkor, ha termosztatikus keverőszelepet is alkalmazunk. Ebben az esetben a hagyományos, HMV tárolós rendszereknél elmondottak szerint kell eljárni, vagyis a cirkulációt a keverőszelep hideg ágába is vissza kell kötni (2. ábra).
2. ábra
Belső HMV hőcserélős, ún. átfolyós kombipuffer tartály esetében azonban már bonyolultabb a helyzet, hiszen ezeken a tárolókon nincs cirkulációs csonk. Az átfolyós, belső hőcserélő a tartály alsó részéből indul és a felső részén lép ki a tartályból. A cirkulációt itt is valahol középső magasságban lenne célszerű visszakötni a hőcserélőbe, de azt középen nem lehet megcsapolni és cirkulációs csonkkal ellátni. A cirkuláció visszakötésére marad tehát a 3/a. ábra szerint az alsó, hidegvíz csonk. Ez viszont azzal a hátránnyal jár, hogy a cirkulációs hálózatból visszatérő, viszonylag meleg vízzel felfűtjük a hőcserélőn keresztül a tartály alsó részét. Vagyis elképzelhető, hogy a hőcserélő fordítva működik akkor, amikor nincs vízfogyasztás, viszont a cirkulációs szivattyú üzemel. Ilyenkor nem a puffertároló vize fűti a belépő hidegvizet, hanem a cirkulációból visszatérő melegvíz fűti fel a tartály alsó részét. Ez pedig a napkollektoros rendszer hatékonyságát csökkenti, hiszen a napkollektoroknak melegebb puffertárolót kell fűteniük.
Átfolyós kombipuffer alkalmazása esetén az előbbiekben ismertetett problémát némileg orvosolhatja a 3/b. ábra szerint a melegvíz ágba beépített termosztatikus keverőszelep. Ebben az esetben ugyanis a szelep alkalmazása nem csak azzal az előnnyel jár, hogy egyenletes és alacsonyabb hőmérsékletű víz megy a csapolók felé, hanem a cirkulációs térfogatáram nagyobb része is a keverőszelep hideg ágán fog visszafordulni a melegvíz hálózatba. A tartályon belüli HMV hőcserélőn keresztül így kisebb lesz a cirkulációs térfogatáram, ezért kevésbé fogja a cirkuláció felfűteni a tartály alsó részét.
3. ábra
Cirkuláció hőcserélős melegvíz-készítő egységek alkalmazása esetén
Hőcserélős melegvíz készítő egységek (frissvíz modulok) alkalmazása esetén hasonló problémák merülnek fel, mint az átfolyós kombipuffereknél. Az ilyen egységeken ugyanis szintén nincs cirkulációs csonk, a cirkulációt csak a hidegvíz ágba lehet visszakötni (4. ábra). Ez pedig szintén a puffertároló alsó részének indokolatlan felfűtését eredményezheti. A hőcserélős melegvíz-készítő egységek ugyanis akkor működnek igazán jól, ha kellően nagy, a névleges értékhez közeli a melegvíz fogyasztás értéke. Ilyenkor az egységbe belépő 10-15°C-os hálózati hidegvízzel, 15-20°C-ra vissza lehet hűteni a puffertároló felső részéből vételezett fűtővizet, és azt vissza lehet vezetni a puffertároló alsó részébe. Ha viszont nincs vízfogyasztás, csak a viszonylag meleg cirkuláció kering az egység szekunder, HMV oldalán, akkor ezzel nem lehet visszahűteni a primer fűtővizet, így a puffertároló alsó részébe a 4. ábrán vastag piros vonallal jelölt úton melegebb víz kerül vissza. Végső soron a cirkulációs vezeték hőveszteségének fedezése miatt a hagyományos hőtermelővel fűtjük fel a puffertároló alsó részét is 40-50°C-ra.
4. ábra
A puffertároló hőmérséklet szerinti rétegződésének a megőrzése érdekében alkalmazhatjuk az 5. ábra szerinti megoldásokat, amelyek a puffertárolóba visszatérő fűtővíz hőmérséklet szerinti visszavezetését eredményezik. Az 5/a ábrán a tartályba beépített gravitációs elosztócső látható. Ez a tartályon belül elhelyezett, viszonylag nagy átmérőjű, a palástján különböző magasságokban kiömlő nyílásokkal ellátott, felülről lezárt csővezeték. Az ebbe alul belépő fűtővíz áramlási sebessége a nagy átmérő miatt lelassul, és a visszatérő fűtővíz a gravitáció szabályai szerint a megfelelő magasságú csonkon fog beömleni a tárolóba. A hidegebb, nagyobb fajsúlyú víz alulra, míg a melegebb, könnyebb víz a tartály felsőbb részébe kerül. Az 5/b. ábrán az elosztás a visszatérő ágba elhelyezett motoros váltószeleppel történik, ami a hőmérséklettől függően a tartály alsó, vagy felső részébe engedi be a hőcserélős egységből kilépő fűtővizet.
5. ábra
Cirkulációs fűtőegység alkalmazása
Néhány gyártó további megoldásokat is javasol hőcserélős melegvíz készítő egység alkalmazása esetén a puffertároló hőmérséklet szerinti rétegződésének a megőrzése érdekében. A 6. ábrán például a melegvíz készítést szolgáló hőcserélős egység mellet egy ehhez hasonló, de lényegesen kisebb hőcserélővel és szivattyúval megvalósított, ún. cirkulációs fűtőegység alkalmazása látható. Ennek a kisebb egységnek csak az a feladata, hogy a cirkulációs hőveszteséget fedezze. Az egység szivattyúja a cirkulációs szivattyúval együtt jár. A fűtővíz a tároló felső részéből érkezik, és mivel az nem hűl vissza számottevően, ezért a visszavezetés is a tároló felső részébe történik. A cirkulációs fűtőegység alkalmazása természetesen további plusz – bár az egyszerűsége és a kis méretei miatt nem túlzottan nagy mértékű – költséget jelent. Ezt viszont ellensúlyozni tudja az az előny, amely a puffertároló megőrzött hőmérséklet szerinti rétegződéséből fakad. Ezáltal a napkollektorok hőcserélője az alsó hidegebb tárolórészt fűti, ez pedig növeli a rendszer hatékonyságát.
6. ábra
A cikk első alkalommal megjelent a Magyar Installateur 2011/áprilisi számában
Varga Pál
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.