SUSTAV ODRŽAVANJA TEMPERATURE

TOPLINSKA PUMPA

                Toplinsku pumpu smo već upoznali. Za one koji ne razumiju njezino djelovanje, usporedit ćemo je sa klima – uređajem; kod nje se toplina oduzima zraku u prostoriji i predaje se okolini kroz hladnjak vanjske jedinice. Prijenos topline vrši plin ili tekućina unutar sustava, a električna energija koristi se samo za pogon kompresora. Toplinske pumpe ili dizalice topline rade na istom principu: oduzimaju toplinu iz okoline (u našem slučaju vode) i predaju je sustavu za zagrijavanje prostorija (podnim radijatorima, registrima topline).

                Bitno je napomenuti da toplinska pumpa ne koristi električnu energiju za zagrijavanje, već samo za pogon kompresora; na taj način potrošnja električne energije je u prosjeku ¼ nazivne snage toplinske pumpe. Ako je instalirana toplinska pumpa snage 10 kW, znači da njezina potrošnja iznosi otprilike 2,5 kWh! Za većinu niskoenergetskih objekata instalirana snaga od 10 kW biti će sasvim dostatna!

                Toplinske pumpe kao izvor topline koriste zrak (zrak – voda), zemlju (zemlja – voda) ili vodu (voda – voda). Izvor topline u ovom slučaju predstavlja okolina – okolni zrak, podzemne vode ili zemlja. Kod klima – uređaja „izvor topline“ bio bi okolni zrak. Toplinske pumpe energiju spomenutih izvora topline dižu na višu razinu koja  na taj način postaje prikladna za zagrijavanje. Energija zemlje koristi se putem zemljanih kolektora ili zemljanih sondi.  Energija podzemnih voda koristi se iskapanjem dvaju bunara: usisnog i upojnog.

                Zemljani kolektor (slika 1) je sustav polietilenskih cijevi koji se ukopava na dubinu od 1,2 – 1,5 metara. Za naš objekt potrebna snaga toplinske pumpe bila bi između 10 i 12 kW (ugradnjom zemnog izmjenjivača topline za sustav ventilacije snaga bi bila puno manja). Za potrebe toplinske pumpe snage 10 kW potreban je zemljani kolektor ukupne površine 300 m².

Slika 1 – toplinska pumpa sa zemljanim kolektorom

                Zemljana sonda je dubinska sonda koja koristi energiju zemlje iz većih dubina. Radi se o jednoj ili više bušotina promjera oko 150 mm i dubine 50 – 100 m u koje se polažu polietilenske cijevi i zalijevaju betonom. Velika prednost zemljane sonde je mala površina zemljišta potrebna za bušotine i veća ujednačenost u radu. Problem predstavlja cijena izrade bušotine. Za naš objekt bilo bi potrebno postaviti dvije zemljane sonde s razmakom od 6 m na dubinu od 75 metara.

                Pošto se naš objekt nalazi u kontinentalnom dijelu zemlje sa velikom količinom podzemnih voda na malim dubinama naša odluka biti će toplinska pumpa koja kao izvor topline koristi podzemne vode. Pošto je temperatura podzemnih voda stabilna tokom cijele godine, takav izvor topline zbog malih troškova ugradnje predstavlja najidealniji izbor.

Slika 2 – toplinska pumpa sa upojnim i usisnim bunarom

                Za potrebe toplinske pumpe potrebno je izbušiti dva bunara (slika 2): usisni i upojni (da ne dođe do zabune, radi se više o bušotinama nego o „pravim“ bunarima). Voda se pomoću crpke crpi iz usisnog bunara, predaje toplinu toplinskoj pumpi i vraća se u upojni bunar. Na taj način ne dolazi do potrošnje podzemnih voda – sva iskorištena voda vraća se natrag u vodonosne slojeve. Za naš objekt potrebno je osigurati stalan protok vode od 2300 – 2500 litara po satu, tijekom cijele godine. Jedini nedostatak spomenute metode predstavlja značajan pad nivoa podzemnih voda, koji bi našu toplinsku pumpu uslijed nedovoljnog protoka vode stavili izvan upotrebe.

                Možda postoji dvojba oko odabira toplinske pumpe obzirom na izvor topline radi cijene ukopa zemljanog kolektora, bušenja zemljanih sondi ili stabilnog nivoa podzemnih voda, razmišljanja oko odabira primarnog izvora topline ne bi smjelo biti! Toplinska pumpa biti će dovoljna za zagrijavanje našeg objekta uz potrošnju od nekih 2 – 2,5 kW, što je potrošnja jačeg sušila za kosu!  Naravno, u prednosti spada i mogućnost korištenja toplinske pumpe za hlađenje (klimatizaciju), kao i za pripremu tople sanitarne vode!

KOMBINIRANI KONDENZACIJSKI ZIDNI UREĐAJ ZA GRIJANJE

                Ili kombinirani plinski bojler, rečeno jednostavnijim rječnikom. Zašto bojler uz toplinsku pumpu?

                Kao prvo, toplinska pumpa može se pokvariti u jeku sezone. I što onda? Ostajemo bez grijanja kad je to najpotrebnije, kao i bez tople sanitarne vode.

                Kao drugi razlog navodimo uvođenje gradskog plina za potrebe kuhanja. Kuhanje na plin još uvijek je najekonomičnije, iako već i na tom polju električna energija ekonomičnošću dostiže plinske grijalice. Kako bilo da bilo, pošto već imamo plinski priključak, solidno ga možemo iskoristiti za ugradnju sekundarnog izvora topline.

                I kao treći razlog možemo navesti vršne i specifične potrebe za grijanjem. Naime, u slučaju izuzetno hladne zime, radova na objektu tokom zime ili kratkotrajnih potreba za grijanjem kombinirani plinski bojler je zbog svoje brzine idealan za navedene potrebe.

                I na kraju, možemo ga koristiti i za pripremu sanitarne tople vode.

SOLARNI KOLEKTOR

                Toplinski solarni kolektori služe za proizvodnju toplinske energije korištenjem energije Sunca. Toplinska energija solarnih kolektora može se koristiti za grijanje prostorija i za pripremu tople sanitarne vode. Pošto bi investicija za ugradnju kolektora za grijanje (dogrijavanje) prostorija bila prevelika obzirom na već maksimalnu iskoristivost postignutu toplinskom pumpom i zračno - zemnim izmjenjivačem topline za sustav ventilacije, energiju Sunca iskoristit ćemo isključivo za pripremu tople vode (slika 3).

Slika 3 – prikaz rada sustava za zagrijavanje tople sanitarne vode putem solarnog sustava i toplinske crpke

                Od čega se sastoji solarni sustav? Osnovni element su, dakako, solarni kolektori (slika 4). Oni primaju energiju Sunca i prenose je na medij. Kolektore dijelimo na ravne – pločaste kolektore i cijevne – vakumske kolektore. Ravni pločasti kolektori najrašireniji su kolektori za ugradnju na krovove. Prednost im je niska cijena i jednostavnost ugradnje. Cijevni vakumski kolektori su efikasniji, ali i skuplji kolektori od pločastih. Njihovom konstrukcijom nastaju manji gubici, efikasniji su za oko 25% od pločastih kolektora, a mogu se ugrađivati na sve površine.

Slika 4 – solarni kolektori

                Nakon kolektora važan element solarnog sustava je i akumulacijski spremnik topline (tzv. bivalentni spremnik topline – slika 5). Njegova je zadaća da akumulira prikupljenu sunčevu energiju tijekom dana. Sastoji se od izolirane posude i dvije spirale za zagrijavanje vode – jedne spojene na solarni sustav, druge na grijalicu vode (toplinsku pumpu). Uz navedeno tu su još i ekspanziona posuda, regulatori i cjevovod.

Slika 5 – prikaz bivalentnog spremnika topline

                Najveći problem kod solarnih sustava je – predimenzioniranje sustava! Naime, najvažnija osobina solarnog sustava je da mora biti stalno u pogonu! To znači da se energija Sunca stalno mora koristiti, u našem slučaju akumulacijom u spremniku topline. U slučaju predimenzioniranih sustava problem predstavlja višak energije, radi kojih može nastati i trajno oštećenje sustava.

                Za pripremu tople sanitarne vode dovoljno je ugraditi kolektore površine 4 m²! Nešto veća površina kolektora potrebna je ako se solarni sustav koristi i za zagrijavanje bazena. Proračune i dimenzioniranje sustava svakako prepustite stručnjacima!

AUTOMATIZACIJA PRIPREME TOPLE VODE

                Kad malo razmislimo, automatizacija pripreme tople sanitarne vode morala bi biti vrlo jednostavna: protočna plinska grijalica vode, otvorena slavina i – to je to! Međutim, da li je tako?

                Niskoenergetske zahtjeve plinski bojleri ne zadovoljavaju. Zašto? Iako plinske grijalice griju vodu prema potrebi, instalirane snage su velike (od 15 kW nadalje), a i potrošnja zemnog plina nije zanemariva (od 3 m³ po satu na više). Uz to troše zrak i ispuštaju štetne plinove u okolinu.

                Najefikasniji način zagrijavanja vode su solarni kolektori. Voda zagrijana pomoću kolektora pohranjuje se u spremnicima (bivalentnim spremnicima topline) koji mogu imati zapremninu od 100 litara naviše. Slijedeći način po ekonomičnosti su toplinske pumpe, zbog toga što troše samo ¼ energije klasičnih električnih grijača. Doduše, u nekim slučajevima bi se u dvotarifnim sustavima naplate električne energije moglo dogoditi da je za vrijeme više (skuplje) tarife vodu ekonomičnije grijati plinskom grijalicom, dok je za vrijeme niže (jeftinije) tarife efikasnije zagrijavanje toplinskom pumpom. Kako bilo da bilo, protočna plinska grijalica vode nije velika investicija a pruža nam određenu sigurnost u slučaju kvara toplinske pumpe ili u slučaju potrebe za velikim količinama tople vode.

Slika 2 – prikaz pripreme tople sanitarne vode pomoću solarnog kolektora i toplinske pumpe

                Na slici 2 prikazana je šema pripreme tople vode pomoću solarnog kolektora i toplinske pumpe. Kao i kod ostalih sustava način upravljanja sustavom za pripremu tople vode zahtijeva određivanje PRIORITETA (slika 3) i šemu automatizacije – upravljanja. U našem slučaju najveći prioritet ima solarni kolektor. Prilikom rada solarnog kolektora ugrađeni toplinski senzor šalje podatak upravljačkoj jedinici, koja na temelju prioriteta određuje zagrijavanje vode u bivalentnom spremniku isključivo putem solarnog sustava; toplinska pumpa stavlja se van funkcije. Po noći ili oblačnom vremenu solarni sustav nije u stanju pripremiti dovoljnu količinu tople vode; u tom slučaju upravljačka jedinica uključuje toplinsku pumpu. Kad voda u spremniku dostigne željenu temperaturu, proces zagrijavanja se zaustavlja.

Slika 3 – tablica prioriteta

                Međutim, i pri toplinskoj pumpi postoji prioritet: grijanje prostorija. Zagrijavanje prostorija je prioritetnije (važnije) od pripreme tople vode; za vrijeme grijanja a u slučaju lošeg vremena voda u spremniku se ne zagrijava. U „pauzama“ zagrijavanja prostorija toplinska pumpa preusmjerava toplinu za zagrijavanje sanitarne vode u bivalentnom spremniku (otvaranjem ventila 3 i 4 i zatvaranjem ventila 1 i 2, slika 2). U slučaju potrebe za toplom sanitarnom vodom pri nezagrijanom spremniku upravljačka jedinica poseže sa trećim (i posljednjim) stupnjem prioriteta – protočnim plinskim bojlerom (zatvara ventil 7 i otvara ventil 6 – slika 4). Tada se vodovodna instalacija „pretvara“ u klasičnu vodovodnu instalaciju sa plinskim bojlerom i funkcionira tako dugo dok se ne aktivira jedan od važnijih prioriteta (voda u bivalentnom spremniku dostiže željenu temperaturu).

Slika 4 – integracija plinskog bojlera i zagrijavanja vode za bazen u sustav pripreme tople vode

                Na slici 4 prikazan je i cjevovod za zagrijavanje vode u bazenu; kad voda u bivalentnom spremniku dostigne određenu temperaturu (s time da je zagrijana isključivo solarnim kolektorom) „višak“ topline se putem ventila 5 odvodi u bazen. Na taj način osiguravamo konstantnu temperaturu vode u bivalentnom spremniku, a u slučaju pravilno dimenzioniranog solarnog sustava voda u bazenu neće se pregrijavati. Prikazani sustav dogrijavanja bazena radi na principu preljeva – čista topla voda ulazi u bazen, a istisnuta količina ohlađene vode izlazi u kanalizaciju. Za potrebe većih bazena koristi se solarni sustav sa dodatnim spremnikom – izmjenjivačem (slika 5). U tom slučaju veći prioritet ima zagrijavanje sanitarne vode, a tek nakon toga posredno zagrijavanje vode u bazenu putem izmjenjivača. U navedenom slučaju voda ne otječe iz bazena, već kontinuirano cirkulira kroz filtar i izmjenjivač, gdje se zagrijava i vraća natrag u bazen. Naravno, opisani primjer zahtijeva vrlo precizno dimenzioniranje solarnog sustava.

Slika 5 – integracija sustava za zagrijavanje vode u bazenu

                Opisani sustav u potpunosti je samoupravljiv – ne zahtijeva naše posredovanje u rad sustava. Od mogućnosti ručnog podešavanja možemo navesti: regulacija temperature sanitarne vode, dodjela prioriteta grijanju vode u bazenu (punjenje manjeg bazena putem bivalentnog spremnika uz zagrijavanje istog „jačim“ izvorom topline – toplinskom pumpom, odnosno punjenje većeg bazena uz konstantno zagrijavanje vode do postizanja željene temperature), te prioritetno zagrijavanje vode u bivalentnom spremniku do postizanja željene temperature (uz zanemarivanje ostalih prioriteta). Opisane radnje (osim regulacije temperature tople vode) su jednokratna djelovanja na rad sistema do postizanja željenog učinka. U procesu automatizacije takve radnje možemo nazvati „namjere“ – posebni korisnički programi upravljačkih jedinica koje aktiviramo ručno, i koji nakon završetka željene radnje vraćaju rad sustava u redovno – „normalno“ stanje.

                Sustav pripreme tople vode integrira se u sustav tehničke zaštite objekta; kod pregrijavanja ili prestanka rada (kvara) pojedinih segmenata tehnička zaštita pruža nam informaciju o smetnji ili kvaru (alarm) i istodobno izvršava radnje zaštite (iskapčanje napajanja, ispuštanje vode iz sustava pomoću sigurnosnih ventila i sl.) kako bi se spriječile neželjene posljedice. U slučaju detekcije smetnje ili kvara na ostalim sustavima tehnička zaštita mora izvršiti i zaštitu sustava pripreme tople vode (npr. uslijed pada pritiska u vodovodnoj mreži, istjecanja plina, požara i slično).

                Iz opisanog zaključujemo da je sustav pripreme tople (sanitarne) vode u potpunosti automatiziran. Unatoč tome što postoji više izvora topline za zagrijavanje vode sustav će sve radnje vezane uz pripremu izvršiti bez potrebe za upravljanjem i ručnom regulacijom parametara. Kao takav sustav pripreme tople vode spada u kategoriju potpune automatizacije.

                Energetsku učinkovitost sustava možemo poboljšati i ugradnjom solarnog sustava za proizvodnju električne energije – fotonaponskih panela (1 – 2 kW) za pogon crpki, ventilatora, rekuperatora i slično. U tom slučaju može se u bivalentni spremnik ugraditi i električni grijač vode koji će tijekom dana „viškom“ električne energije dobivene iz fotopanela vršiti dodatno zagrijavanje sanitarne vode.

KLIMATIZACIJA (HLAĐENJE)

                Pošto je ventilacijski sustav centralni sustav našeg objekta, klimatizaciju možemo integrirati u ventilaciju na više načina. Prvi je ugradnja toplinske pumpe koja ima mogućnost aktivnog hlađenja (bilo korištenjem rada toplinske pumpe u režimu hlađenja putem registra u sustavu klimatizacije, bilo korištenjem toplinske pumpe za zagrijavanje sanitarne vode). Pošto imamo toplinsku pumpu koja koristi podzemne vode, pri aktivnoj ventilaciji možemo koristiti rad toplinske pumpe, a pri pasivnoj ventilaciji možemo koristiti cirkulaciju medija (podzemnih voda) kroz izmjenjivač kako bi izbjegli nepotreban rad toplinske pumpe; taj način je ostvariv uz minimalne prilagodbe ventilacijskog sustava i rekuperatora. Naravno, hlađenje se vrši samo za vrijeme rada ventilacijskog sustava.

                Treći način je ugradnja aktivnog klimatizacijskog uređaja u sustav ventilacije; kompresorska jedinica ugrađuje se izvan objekta, dok se izmjenjivač ugrađuje u ventilacioni kanal. I na taj način se vrši hlađenje objekta u vrijeme rada ventilacije. Četvrti način je ugradnja „klasičnih“ dvodijelnih klima uređaja.

                Vrstu klimatizacije odredit će stručnjak. Najisplativije je pasivno hlađenje pomoću medija toplinske pumpe – podzemnih voda, radi njihove konstantne temperature (oko 10-ak °C). Uz ugradnju fotonaponskih panela za pogon ventilacijskog sustava i crpke za medij hlađenje tijekom dana postaje potpuno besplatno!

PODNO GRIJANJE

                Podno grijanje niskotemperaturno je grijanje pogodno za konstantno održavanje temperature u stambenom objektu. Ova vrsta grijanja je bezrazložno stigmatizirana dijelom radi neznanja, dijelom radi otežanog usvajanja noviteta, a dijelom i zbog sveprisutnih „uradi sam majstora“ koji nestručnom ugradnjom čine štetu i podno grijanje dovode na zao glas.

                Podno grijanje sastoji se od toplovodnih cijevi ugrađenih u cementnu glazuru, koja služi za prijenos, akumulaciju i ravnomjernu raspodjelu topline. Za kvalitetno podno grijanje potrebna je i kvalitetna izolacija između cementne glazure i betonske podne ploče kako ne bi dolazilo do gubitaka. Kod većih površina toplovodni cjevovod izvodi se u obliku više grana (petlji) koje mogu biti postavljene uporedo – („bifilarno“) ili segmentno – podno grijanje dijeli se na polovine, trećine, četvrtine… Na spomenut način toplina se optimalnije raspodjeljuje po površini poda i izbjegavaju se toplije i hladnije zone u prostoriji.

                Podno grijanje jedno je od najučinkovitijih grijanja zbog predaje topline u najhladnijem dijelu prostorije (podu) čime je omogućeno uzgonsko strujanje toplog zraka po cijeloj površini prostorije. U prostorijama sa podnim grijanjem imamo osjećaj ugode, jer su i horizontalne i vertikalne razlike u temperaturi svedene na minimum, što nije slučaj kod ostalih izvora topline. Jedini „nedostatak“ spomenutog grijanja je niska temperatura medija zbog izbjegavanja neugodnog osjećaja vrućine prilikom hodanja. Po drugoj strani, niskotemperaturna grijanja idealna su za toplinske pumpe i solarne sustave.

Slika 1 – podno grijanje u prizemlju

Slika 2 – podno grijanje prvog kata

                Na slikama 1 i 2 vidimo podjelu našeg objekta na zone grijanja.  U principu te su zone identične zonama ventilacije radi integriranog sustava zagrijavanja. Međutim, napredni sustav automatizacije omogućuje nam stvaranje mikrouvjeta unutar samog stambenog objekta – u nekim prostorijama možemo postići nešto višu temperaturu od prosjeka, dok neke možemo zagrijavati samo u određeni dio dana. Radi toga smo zone podijelili na podzone (npr. zona 1 podijeljena je na podzone 1a, 1b, 1c i 1d – slika 3). Upravljanje podzonama vrlo je jednostavno – u toplovodni krug svake zone ugrađuje se elektromagnetski ventil koji svojim otvaranjem i zatvaranjem upravlja cirkulacijom medija, a time i zagrijavanjem. Elektromagnetnim ventilima, kao i cjelokupnim sustavom grijanja upravlja centralna upravljačka jedinica.

Slika 3 – prikaz grijanja

                Na slici 3 vidljiv je izvor topline – toplinska pumpa. Toplina se putem toplovoda raspodjeljuje prostorijama (u ovom slučaju prikazano je zagrijavanje prizemlja). Zona 1a je dnevni boravak – najveća zona zagrijavanja u objektu. Iako je sustav cijevi prikazan kao jedinstven, podsjećam da se toplovodni sustav za tako veliku prostoriju mora izvesti od nekoliko paralelnih grana, radi optimalnije raspodjele topline. Zanimljivo je da se zona 1a nastavlja i na prvi kat (slika 2) – na galeriju koja je sastavni dio zagrijavanja zone 1a. Na tom mjestu predviđena je sjedeća garnitura, i poželjno je da je pod ispod nje zagrijan. Naravno, podno grijanje zone 1a može se izvesti po čitavoj galeriji na 1. katu.

                Zona 1b je radna soba. Iako se zagrijava putem ventilacije istodobno kad i ostale prostorije zone 1, na ovaj način može se izvesti optimalnija razdioba energije – radna soba ne zagrijava se u punom kapacitetu u vremenu kad se ne koristi. Upravljanje podnim grijanjem radne sobe može biti upravljivo ili automatizirano (putem termostata s vremenskim podešavanjem).

                Zona 1c su kupaona i zahod. U vrijeme kad ne koristimo kupaonu za tuširanje ili kupanje u njoj se može održavati niža temperatura; postizanje više temperature vrši se putem ugrađenog rešetkastog radijatora (o tome će biti više riječi u opisu automatizacije grijanja).

                I na kraju zona 1d je – hodnik. To je najkritičnija prostorija koja ne zahtijeva zagrijavanje već održavanje temperature od nekih 15-ak °C, što je teško postići pri kontinuiranom otvaranju ulaznih vrata. U našem slučaju smo cijelu povratnu granu podnog grijanja izveli kao sustav podnog grijanja hodnika (zone 1d) u obliku nekoliko podnih „spirala“. Na taj način iskorištavamo toplinu koja je ostala od zagrijavanja prostorija. Nedostatak ovog načina je u tome što nije upravljiv, već ovisi isključivo o zagrijavanju zone 1 i 2. No i taj problem možemo riješiti na način da zonu 1d izvedemo kao samostalnu zonu zagrijavanja, poput ostalih.

Slika 4 – izvori topline za zagrijavanje

                Što se izvora topline tiče, koriste se toplinska pumpa i kombinirani plinski bojler (slika 4). Prioritet ima toplinska pumpa, koja se ujedno koristi i za pripremu tople sanitarne vode (pri grijanju otvoren je ventil B a zatvoren ventil C, dok je pri zagrijavanju tople vode u bivalentnom spremniku otvoren ventil C, a zatvoren ventil B). U većini slučajeva grijanje putem toplinske pumpe biti će dostatno; grijanje plinskom grijalicom uključuje se samo prema potrebi – za zagrijavanje u ekstremnim uvjetima ili kao grijanje u slučaju kvara toplinske pumpe. U tom slučaju otvara se ventil A a zatvaraju ventili B i C – plinska grijalica ne služi za zagrijavanje vode u bivalentnom spremniku.

AUTOMATIZACIJA GRIJANJA

                Pošto smo se upoznali sa radom sustava u niskoenergetskom objektu, kao i automatizacijom rada ventilacijskog sustava, vrijeme je da zaokružimo saznanja i opisom automatizacije grijanja. Zbog integracije grijanja u sustav ventilacije automatizaciju grijanja moramo razmotriti u širem kontekstu.

Slika 1 – sustav zagrijavanja pomoću rekuperatora i podnog grijanja

                Na slici 1 prikazan je sustav zagrijavanja; kao izvor topline koristi se toplinska pumpa, dok se zagrijavanje vrši dijelom putem izmjenjivača topline u rekuperatoru, a dijelom putem podnog grijanja. U suštini, zagrijavanje se vrši samo na jedan način; prioritet ima zagrijavanje putem ventilacije (zbog kontinuiranog ventiliranja prostora u određenim vremenskim razmacima). Zagrijavanje putem sustava podnog grijanja obavlja se tek za vrijeme mirovanja ventilacije. Naravno, postoji i mogućnost paralelnog rada ventilacije i podnog grijanja, no to bi zahtijevalo ugradnju toplinske pumpe veće snage.

                Zagrijavanje putem ventilacije ima višestruku prednost: kao prvo, ulazni zrak zagrijava se u zemnom izmjenjivaču topline, što je najekonomičnije jer je potpuno besplatno. Nadalje, toplina odlaznog zraka loše kvalitete predaje se u rekuperatoru ulaznom zraku; na taj način dodatno se vrši ušteda energije. Spomenuti način može biti dostatan kroz velik dio sezone grijanja. Treća prednost je zagrijavanje ulaznog zraka putem registra – izmjenjivača topline, koji ima velik učinak; izmjenjivač topline koristi toplinu nastalu u toplinskoj pumpi. Pošto je dobrim dijelom sezone grijanja zagrijavanje putem zemnog kolektora i rekuperatora dostatno tijekom dana, dogrijavanje ulaznog zraka putem toplinske pumpe obavlja se tijekom noći. Električna energija je u dvotarifnom sustavu dvostruko jeftinija noću nego danju, pa se i na taj način ostvaruju zamjetne uštede.

               

ZONE I PODZONE

Slika 2 – raspored upravljačkih elemenata po etažama

                Za upravljanje grijanjem potrebni su – termostati. Pošto smo objekt podijelili na dvije zone, a svaku zonu na nekoliko podzona, za optimalan rad grijanja potrebno je svaku podzonu opremiti termostatom. U suštini, podzone su ograničene ne jednu ili dvije prostorije; na taj način omogućeno nam je precizno korištenje grijanja prema trenutnim potrebama.

Slika 3 – prikaz upravljanja grijanjem

                Iz slika 2 i 3 razabiremo broj upravljačkih elemenata i njihov raspored po prostorijama. Upravljanje grijanjem obavlja se modularnim termostatima spojenim putem BUS linije na centralnu upravljačku jedinicu – uz željenu temperaturu možemo odrediti i dinamiku grijanja ovisno o dobu dana ili danu u tjednu. Termostati 1, 2, 7 i 8 služe za upravljanje grijanjem u podzonama 1a, 1b, 2a i 2b. Upravljanje grijanjem svake podzone vrši se pomoću elektromagnetnih ventila 1 – 8.

                Zona 1a (dnevni boravak i galerija na prvom katu) matična je prostorija našeg objekta. Opremljena je podnim grijanjem u kompletnom prizemlju i dijelom na galeriji. Upravljanje se vrši termostatom broj 1. Termostat broj 6 služi kao diferencijalni termostat za sprječavanje velikih vertikalnih razlika u temperaturi (u načelu služi za upravljanje ventilacijom).

                Kupaone (podzone 1c i 2c) zagrijavaju se podnim grijanjem i radijatorima. Opremljene su temperaturnim senzorima (4 i 10) sa dvostrukim očitanjem temperature – normalnim i povećanim. Naime, u vrijeme kad se kupaona ne koristi ili se koristi kratkotrajno dovoljno je održavanje sobne temperature u istoj (upravljanje putem temperaturnog senzora za „normalnu“ temperaturu). Međutim, prije tuširanja ili kupanja želimo povećanu temperaturu u kupaoni. Nju postižemo pritiskom na prekidač 3 ili 9 u sklopu kupaonskog indikatora. Ali, tu se ne radi o prekidaču za uključenje grijanja, već o tipkalu SCENARIJA ili prekidaču NAMJERE – u ovom slučaju namjere korištenja kupaone. Naime, pritiskom na prekidač 3 ili 9 upravljačka jedinica dobiva informaciju o namjeri korištenja kupaone. Zagrijavanje kupaone tada dobiva veliki prioritet – uključuje se grijanje putem radijatora do temperature određene temperaturnim senzorom 4 ili 10, u ovom slučaju radi se o povećanoj temperaturi. Temperatura se u kupaoni diže i zadržava na navedenom povećanom nivou sve do isključenja prekidača 3 ili 9. Temperatura u kupaoni vraća se u „normalno“ stanje do slijedećeg uključenja prekidača namjere. U isto vrijeme centralna jedinica može uključiti prioritetnu ventilaciju kupaone kako bi vlažan i pregrijan zrak izbacila izvan objekta.

                Temperaturni senzor broj 5 nalazi se izvan objekta i služi za određivanje prioriteta izvora zagrijavanja obzirom na vanjsku temperaturu.

ODRŽAVANJE TEMPERATURE U PROSTORIJAMA

                Za održavanje temperature u prostorijama potrebni su termostati. Međutim, način upravljanja sustavom grijanja može se izvesti na više načina – od klasičnih termostata pa do termostata spojenih putem BUS linije na upravljačku jedinicu (slika 4).

Slika 4 – regulacija temperature u prostoriji

                Kvalitetna regulacija temperature zahtijeva precizno održavanje temperature u prostoriji, mogućnost odabira dva ili više režima rada (temperature) i, normalno, maksimalnu automatizaciju procesa održavanja temperature (radi smanjenja upravljačkih radnji na najmanju moguću mjeru) te zaštitu od smrzavanja (antifreeze funkcija). Pogledajmo sliku 4, odozdo prema gore. Na dnu je prikazan klasični („mehanički“) termostat.  Iz vremenske crte saznajemo da je za postizanje optimalne temperature prostorije potrebno kontinuirano ručno podešavanje temperature na termostatu (žuta linija). Uz to veliki nedostatak predstavlja i – zaboravljivost; ako nismo podesili (smanjili) temperaturu na termostatu u slučaju dugotrajnog odsustva (odlazak na posao) moguće je konstantno zagrijavanje u punoj snazi kroz čitavo vrijeme odsutnosti.

                Slijedeći slučaj je izvedba upravljanja pomoću dva termostata i timera. Gornja žuto – siva linija predstavlja podešenje prvog termostata (temperatura za vrijeme boravka u objektu), dok donja žuto – siva linija predstavlja podešenje drugog termostata (temperatura po noći i za vrijeme odsustva). Rad termostata odabire timer – žuta boja predstavlja aktivan termostat, dok siva boja predstavlja termostat koji nije u funkciji. Na ovaj način postigli smo dva režima rada (dvije temperature prostora). Upravljanje grijanjem nije potrebno – temperaturu prostora odabire timer. Problem predstavljaju vikendi i neradni dani zbog drugačije potrebe za zagrijavanjem, no to se može riješiti ugradnjom programabilnog timera (sa programiranjem režima rada posebno za svaki dan u tjednu).

                Treći slučaj je elektronski modularni termostat. U načelu, to je napredna verzija izvedbe sa dva termostata i timerom. Temperatura se može podesiti za svaki dan u tjednu posebno, sa mogućnošću podešenja višestrukih promjena temperature tijekom dana (žuta linija). Termostati ove vrste puno su precizniji od „klasičnih“, bolji modeli imaju funkciju protiv smrzavanja (uključenje grijanja kad temperatura prostora padne ispod kritične točke bez obzira na podešenost termostata), upravljanje je jednostavno a sa ugrađenog displeja primamo informacije o radu sustava.

                Termostati u navedena tri slučaja spajaju se direktno na plinsku ili električnu peć (grijalicu). Četvrti slučaj (na vrhu slike) prikazuje napredni sustav automatizacije; radi se o termostatu koji je, za razliku od prethodnih, putem BUS linije spojen na centralnu upravljačku jedinicu. Na termostatu se vrše samo osnovna podešavanja (automatsko ili ručno), dok se svi ostali parametri za rad grijanja podešavaju u upravljačkoj jedinici. Na osnovu primljenih i obrađenih podataka upravljačka jedinica upravlja sustavom zagrijavanja prostorije.

                Na slici je prikazan i BUS prekidač (tipkalo) za scenarij. Naime, u slučaju potrebe (npr. prijevremenog povratka kući) uključenje grijanja može se obaviti i mimo podešenog programa zagrijavanja (bijela linija na slici). Pritiskom na tipku scenarija na osnovu programa za scenarij upravljačka jedinica povećava snagu zagrijavanja. Umjesto scenarij mogu poslužiti i programi ili namjere; kontrola posjednutosti ili protuprovalni sustav prosljeđuju podatak upravljačkoj jedinici o našem boravku u objektu, nakon čega upravljačka jedinica prema potrebi uključuje ili isključuje grijanje. U posljednjem opisanom slučaju isti termostat može služiti i za zagrijavanje i za hlađenje prostorija, kao i za upravljanje ventilacijom.