Poniżej przedstawiony schemat pokazuje w jaki sposób można wspomóc centralne instalacją solarną i kominkową oraz w pełni wykorzystać pompę ciepła - wykorzystując zbiornik buforowy. W układzie umieszczono zasobnik c.w.u. dwuwężownicowy, co sprawia, że cały układ jest jeszcze bardziej efektywny oraz umożliwia w okresie letnim zupełne ocięcie bufora i w jego miejsce podłączenie basenu kąpielowego.

Działanie:

Układ solarny jest sterowany klasycznie, czyli dokonuje pomiaru różnicy temperatur T1 i T2 (zbiornik 1 – zasobnik c.w.u.) i T1 i T5 (zbiornik 2 – bufor), jeżeli różnica jest na odpowiednim poziomie (2-3 stopnie powyżej straty na orurowaniu instalacji) zostaje uruchomiona pompa układu solarnego (obieg pierwotny) i pompa ładująca (PCO 2 – obieg wtórny) i ciepło zaabsorbowane przez kolektory jest ładowane do odpowiedniego zbiornika. W ten sposób żaden ze zbiorników nie jest nigdy wychładzany. Regulator równocześnie dokonuje wyboru który zbiornik ma być ładowany tak aby maksymalnie wykorzystać dostępne ciepło i odpowiednio przestawia zawór trójdrogowy (9).

W identyczny sposób jest sterowany układ kominkowy.

Zbiornik buforowy jest ładowany warstwowo, przez skierowanie wody o odpowiedniej temperaturze na różną wysokość zbiornika. Do tego celu jest wykorzystywany zawór trójdrogowy AE-Qxx-3 (2) i termostat przylgowy IB-Therm 01 (1) (lub zanurzeniowy IB-Therm 02). Jeżeli temperatura jest wysoka to zawór jest ustawiany tak aby był przepływ w kierunku AB-A, jeżeli temperatura ma niższe parametry to zawór ustawiany jest tak aby przepływ był w kierunku AB-B. Rozwarstwienie zbiornika (najwyższe temperatury od góry, niższe od dołu) jest istotne ze względu na dyspozycyjność cieplną - korzystniej jest magazynować energię np. w górnej części 70 oC a w dolnej 20 oC, niż na całej wysokości zbiornika utrzymywać stałą temperaturę 40 oC (pomimo, że bilans energetyczny w obu przypadkach jest równy). Pełne rozwarstwienie powoduje lepszą dyspozycyjność cieplną i maksymalne wykorzystanie dostępnej energii. Zalecany próg reakcji zaworu (2) to ok. 65 oC.

Pompa ładująca (PCO 2) jest uruchamiana tylko wtedy gdy jest taka potrzeba, czyli w dwóch przypadkach:

• gdy pompa solarna pracuje (jest sens ładowania zbiornika energią solar)
• gdy pompa kominka pracuje (jest sens ładowania zbiornika energią z kominka)

Pompa ciepła ładuje zbiornik buforowy tylko w nocnej taryfie, kiedy energia elektryczna jest najtańsza. Umożliwia to najtańszą eksploatacje układu. Pompa ciepła ładuje cały bufor do maksymalnej temperatury jaką może wytworzyć (zależy od pompy ciepła, typowo ok. 50 oC) lub tylko do połowy buforu (odpowiednie ustawienie zaworu trójdrogowego nr 10). Decyzja czy bardziej ekonomiczne jest ładowanie całego czy pół zbiornika buforowego należy podjąć empirycznie testując zużycie energii przez układ, ponieważ zależy to od bardzo wielu współczynników (wielkość bufora, sprawność pompy ciepła, wielkość pola kolektorów, zapotrzebowania energetycznego budynku itp.).

Każda pompa ciepła ma optymalną sprawność kiedy temperatura powrotu (zimne medium powracające do pompy ciepła) jest na określonym poziomie (różnica temperatur pomiędzy zasilaniem i powrotem pompy ciepła jest na odpowiednim poziomie – wartość wskazana przez producenta pompy). Oznacza to, że zbyt niska temperatura powrotu pompy ciepła powoduje zmniejszenie sprawności pompy ciepła. Aby optymalnie wykorzystać pompę ciepła można wykorzystać zawór trójdrogowy z odpowiednim sterownikiem (ze stałą nastawą reakcji lub sterownik różnicowy – w zależności od DTR pompy ciepła). Dla powyższego schematu hydraulicznego (pompa ładująca cały zbiornik buforowy) jeżeli temperatura powrotu powinna być wyższa zawór (10) ustawia przepływ A-AB, czyli powrót jest cieplejszy. Jeżeli pół zbiornika będzie posiadać odpowiednią temperaturę to zawór zostanie przestawiony tak aby przepływ był w kierunku B-AB. Jeżeli ma być ładowane maksymalnie pół zbiornika należy wykorzystać inne króćce przyłączeniowe w zbiorniku buforowym do powrotu pompy ciepła.

Jeżeli w górnej części zasobnika c.w.u. (T7) temperatura spadnie poniżej wartości komfortowej, układ sterujący chce dogrzać zasobnik najszybciej i najefektywniej. W pierwszej kolejności (po tym jak nastąpiła decyzja o ogrzaniu górnej części zbiornika), jest sprawdzana temperatura w górnej części bufora (T6 – Termostat nr 7). Jeżeli temperatura (T6) jest powyżej nastawionej wartości krytycznej (wartość krytyczna powinna być niewiele niższa od temperatury jaką wytwarza pompa ciepła) to zasobnik c.w.u. jest ładowany bezpośrednio z bufora – załączenie pompy rozładowującej PCO1 i przestawienie zaworu (4) tak aby przepływ był AB-B. Jeżeli temperatura (T6) spadnie poniżej wartości krytycznej i należy ładować zasobnik c.w.u. bezwzględnie zostaje uruchomiona pompa ciepła (pomimo, że będzie to taryfa dzienna) a zawór trójdrogowy (3) jest przestawiony tak aby przepływ zasilania był na górną wężownicę zasobnika c.w.u. (przepływ AB-A).

Jeżeli brakuje ciepła w pomieszczeniach – termostat pokojowy (5) – uruchamia pompę rozładowującą PCO1 w celu dogrzania pomieszczeń.

Uwagi:

Przedstawiony schemat jest poglądowy nie wrysowano niezbędnych elementów tj. filtry, odpowietrzniki itp. Zaznaczono podstawowe rozmieszczenie zaworów zwrotnych (ZZ)

Na schemacie nie umieszczono naczynia przeponowe, które w układach buforowych musi być większych rozmiarów - 8% zładu wody w instalacji, czyli przy zastosowaniu zbiornika 800l należy stosować min. 65l naczynie.

Zastosowany sterownik czasowy dla pompy ciepła, powinien być łatwo dostępny tak aby w sytuacjach kryzysowych można było ręcznie uruchomić pompę ciepła.

Poniżej przedstawiono schematy elektryczne podłączenia w/w układu: