Grupy pompowe w instalacji c.o. Dlaczego warto stosować grupy pompowe? Jak należy je dobierać?

Grupy pompowe łączą układ zaopatrujący w ciepło, najczęściej kocioł, z obwodami odbiorników, np. ogrzewania podłogowego lub grzejników. Grupy pompowe zawsze wyposażone są w pompę i zamknięte w kompaktowej, dobrze izolowanej obudowie. W zależności od modelu grup pompowych mogą być wyposażone w różnego rodzaju armaturę sterującą.

Grupy pompowe - przeznaczenie i budowa

Grupy pompowe przeznaczone są do instalacji podzielonych na kilka obiegów grzewczych, a w których wymagana jest stała regulacja temperatury i efektywne wykorzystanie energii. Umożliwiają prawidłowe działanie w jednej instalacji urządzeń wymagających różnych parametrów czynnika grzewczego, np. tradycyjnych grzejników i niskotemperaturowego ogrzewania podłogowego wodnego. Umożliwia też podłączenie dwóch różnych źródeł ciepła takich jak gazowy kocioł kondensacyjny i kocioł na paliwo stałe, który wymaga zabezpieczenia przed zbyt niską temperaturą powrotu.Na rynku dostępne są różne modele grup pompowych. których wyposażenie zależy od stopnia zaawansowania, przeznaczenia oraz warunków pracy. Przykładowo, grupy pompowe wyposażone są w dwa zawory odcinające z termometrami, zawór zwrotny, pompę cyrkulacyjną oraz wysokiej klasy osłonę izolacyjną. Urządzenia oferowane są z 3-drogowym termostatycznym zaworem mieszającym do stałej regulacji temperatury w obiegu grzewczym. Termostatyczny zawór mieszający ma możliwość regulacji nastawy temperatury. Są też urządzenia dostarczane z biwalentnym obrotowym zaworem mieszającym oraz siłownikiem. Taka grupa pompowa zapewnia wydajne wykorzystanie energii, a także możliwość współpracy z większością sterowników dostępnych na rynku.

Tym co łączy wszystkie grupy pompowe jest na pewno kompaktowa budowa, dzięki której oszczędza się miejsce w kotłowni, i dobra izolacja urządzenia, zapobiegająca stratom ciepła.

Zalety grup pompowych

Najważniejszymi zaletami układów wyposażonych w grupy pompowe jest szybki montaż i estetyka instalacji. Precyzyjnie dopasowana obudowa urządzenia dobrze izoluje termicznie, dzięki czemu do minimum ograniczone są straty ciepła. Grupy pompowe tworzą elementy, które najczęściej jest trudno izolować za pomocą standardowych, ogólnie dostępnych materiałów izolacyjnych. Izolacja termiczna grup pompowych jest podzielona na sekcje. Oznacza to, że elementy elektryczne znajdują się poza izolacją oraz istnieje możliwość zdjęcia tylko części izolacji, uzyskując dostęp do najważniejszych elementów hydraulicznych grupy. Właściwie dobrane komponenty urządzenia zapewniają natomiast bezproblemową pracę i właściwe dopasowanie parametrów pomp i zaworów.

Dodatkowym atutem tego rodzaju urządzeń może być uniwersalność zastosowań w wielu rodzajach instalacji. Dzięki zaawansowanym technicznie rozwiązaniom możliwe jest dopasowania do instalacji różniących się przeznaczeniem i mocą grzewczą. W grupach pompowych stosuje się mieszające zawory obrotowe o progresywnej charakterystyce przepływu i dzięki temu możliwe pogodzenie precyzyjnej regulacji temperatury przy niewielkich przepływach oraz zapewnienie dużej wydajności dla większych instalacji. 

Jak dobierać grupy pompowe?

Jednym z najczęściej wybieranych grup pompowych jest wersja wyposażona w obrotowy zawór mieszający i siłownik. Istotną cechą takiej instalacji są zespoły ze sterownika obsługującym zawór z siłownikiem. Jeżeli jednak sterownik kotła nie może sterować siłownikiem lub instalacja ma spełniać zadania, których prosty sterownik nie jest w stanie zrealizować można skorzystać z innego rozwiązania. Do obsługi układów sterowanych opracowano grupy pompowe serii GRC. Wyposażone są w siłowniki zintegrowane ze sterownikami, mogą więc pełnić funkcje zaawansowanych urządzeń niezależnego sterowania obiegiem grzewczym. Każdy z obiegów wyposażonych w tego typu grupę pompową może pracować według niezależnych nastaw, w różny sposób regulując temperaturę pomieszczeń (np. niezależne, różne nastawy dla każdego z pięter budynku). Dodatkowo, tego rodzaju urządzenie doskonale nadaje się do regulacji parametrów instalacji wyposażonej w proste źródło ciepła, jak np. kocioł na paliwo stałe bez sterownika. Grupy pompowe serii GRC występują w dwóch wersjach:

• seria GRC140 - regulowana jest sterownikiem temperatury wewnętrznej z korektą pogodową. Jest to połączenie sterownika pogodowego z regulatorem temperatury wewnętrznej. Grupa pompowa wyposażona jest w pilota z wyświetlaczem i czujnikiem temperatury, dzięki któremu można kontrolować i programować działanie sterownika.
• seria GRC110 - to grupy pompowe wyposażone w sterowniki pogodowe z funkcją całkowicie programowalnej krzywej grzewczej. Jedna grupa pompowa jest w stanie obsłużyć układ o mocy nawet do 60 kW lub ogrzewanie podłogowe o powierzchni do 330 m² (maks. pow. ogrzewania podłogowego określona dla Δt=5˚C i H =min 2,5 m H2O, q=55 kW/m²).

Sterowniki, w które wyposażone są grupy pompowe GRC różnią się znacząco sposobem regulacji temperatury wewnątrz budynku. Który z nich wybrać?

Jaki sterownik do grup pompowych?

Grupa pompowa z regulacją w zależności od temperatury zewnętrznej (pogodowa)

Regulacja według temperatury zewnętrznej, zwana często regulacją pogodową, polega na zmianie temperatury zasilania czynnika grzewczego w zależności od temperatury zewnętrznej. Im niższa jest temperatura zewnętrzna, tym wyższa temperatura zasilania. To rodzaj zaawansowanego sterowania układem grzewczym, które wymaga minimalnego zaangażowania użytkownika do regulacji i ustawiania parametrów grzewczych. Przy takim sterowaniu temperatura zasilania układu wynika z tzw. krzywej grzewczej i zależy bezpośrednio od temperatury zewnętrznej. Sterownik taki pracuje w oparciu o jedną krzywą z możliwością dowolnego jej kształtowania przez użytkownika. Polega to na korekcie temperatury zasilania dla określonego przedziału temperatury zewnętrznej. Zakres temperatury zewnętrznej krzywej grzewczej podzielony jest na 10 części z możliwością osobnego ustawienia temperatury zasilania dla każdej z nich. W praktyce, zamiast wybierać z kilku różnych krzywych właściwej dla danej temperatury zewnętrznej w łatwy sposób można dopasować krzywą do własnych potrzeb.

Grupa pompowa z regulacją inteligentną temperatury wewnętrznej z korektą pogodową

Sterownik realizuje inteligentny program kontroli temperatury w pomieszczeniu. Kontroluje temperaturę wewnątrz pomieszczeń za pomocą modułu wewnętrznego z czujnikiem temperatury, ale koryguje też zapotrzebowanie ciepła w budynku w zależności od odczytu temperatury zewnętrznej. Moduł wewnętrzny umieszczany jest w wybranym pomieszczeniu referencyjnym. Zmiana temperatury w tym pomieszczeniu decyduje o zmianach temperatury zasilania obiegu grzewczego, którego pracę kontroluje grupa pompowa. Sterownik monitoruje zmiany temperatury i w oparciu o zaprogramowany wzór wyznacza nową temperaturę zasilania. W uproszczeniu można powiedzieć, że jest ona zależna od wielkości różnicy między zaprogramowaną temperaturą w pomieszczeniu a rzeczywistą, odczytaną przez czujnik. Dodatkowy wpływ na obliczoną temperaturę zasilania ma odczyt temperatury zewnętrznej. Jest to więc inteligentne połączenie sterowania pogodowego z kontrolą temperatury wewnętrznej. Taki sterownik w grupie pompowej na bieżąco, bez udziału użytkownika, koryguje ustawienia krzywej grzewczej tak, aby w przyszłości była ona dostosowana do potrzeb budynku. Dodatkową zaletą jest funkcja programowania zdalnego – za pomocą bezprzewodowego modułu wewnętrznego. Pełni on dwie funkcje – oprócz pomiaru temperatury wyświetla bieżące ustawienia sterownika i umożliwia ich zmianę.

Porównanie pracy sterowników grup pompowych

Jak widać, na podstawie opisów sposobu regulacji temperatury zasilania oba sterowniki realizują to zadanie w inny sposób. Warto jednak przyjrzeć się skuteczności ich działania.

Założenia do pomiarów to jedna instalacja w tym samym budynku zasilana takimi samymi parametrami w zbliżonych warunkach pogodowych. Testy wykonywane były w budynku mieszkalnym w Szwecji. Na okres testów zamieniane były jedynie sterowniki.

Pierwszy wykres obrazuje zmiany temperatury zewnętrznej w okresie testów – kolor czerwony to test sterownika inteligentnego z programem kontroli temperatury w pomieszczeniu i korektą pogodową zamontowanegona grupie pompowej, kolor czarny to sterownik sterownik pogodowy. Kolor zielony to sterownik, który nie jest montowany w grupach pompowych. Jak widać różnice temperatury dzień/noc oraz temperatur maksymalnych i minimalnych są porównywalne.

Jak widać z odczytów, dla zaprogramowanej temperatury wewnętrznej 21ºC odchyłki w przypadku sterowania sterownikiem montowanym w grupach pompowych GRC140 wyniosły około ± 0,5°C. Dla sterownika pogodowego (z zaprogramowaną właściwą krzywą grzewczą) wyniosły +2,5ºC i – 1,5ºC. Pamiętając, że w ustawienia w trakcie testów nie ingerował człowiek wynik dla precyzji regulacji pogodowej nie jest wcale zły. Jednak sterownik „inteligentny” jest dokładniejszy.

Przykładowa instalacja z wykorzystaniem grup pompowych

W instalacji zastosowano dwie grupy pompowe – model GDA - do zasilania układu grzejnikowego, z zaworem mieszającym i siłownikiem GRA do zasilania układu ogrzewania podłogowego.

Pracą układu grzewczego steruje komputer kotła gazowego, ustalając temperaturę zasilania dla układu grzejnikowego oraz ustawiając pozycję zaworu mieszającego dla ogrzewania podłogowego. Kocioł wyposażony jest we własną pompę obiegową, więc aby uniknąć kłopotów eksploatacyjnych zastosowano rozdzielacz 2-obiegowy ze zintegrowanym sprzęgłem hydraulicznym. Dzięki temu nastąpiło hydrauliczne rozdzielenie obiegów grzewczych i wyeliminowano negatywny wpływ pomp pracujących szeregowo.

Układ grzewczy wyposażony jest również w zasobnik c.w.u. pracujący na wysokim parametrze - 70ºC.