Tuning kotła

Od jakiegoś czasu zastanawiałem się, co zrobić, żeby kocioł nie tracił tracił tak szybko ciepła w czasie postoju.

Zacząłem rzecz jasna od założenia izolacji na wszystkie rury w pobliżu kotła. Wykorzystałem szarą otulinę o różnych średnicach, dostępną w popularnych marketach budowlanych. Dwie warstwy załatwiają sprawę za wyjątkiem obwodu zasilania i powrotu kotła. Tam temperatury sięgają T zadanej kotła, w moim przypadku 70 stopni. Mimo, że wydaje się, że są dość krótkie, to w przypadku rur 5/4 cala mają całkiem sporą powierzchnię, która działa jak dobry kaloryfer.

Rury to oczywiście nie wszystko. Jak wspomniałem w pierwszych wpisach, posiadam kocioł Heitz 17M. Był on przystosowany do spalania miału, węgla i drewna. Powoduje to, że wyposażono go w duże drzwi załadowcze. Mają one sporą powierzchnię (wymiary ok. 40x40 cm). 

Tuning optyczny zbiornika na pelet made by Żona :) 

W czasie pracy robią się ciepłe pomimo zastosowania fabrycznej izolacji:

Temperatura drzwiczek załadowczych po osiągnięciu przez kocioł 70 stopni.

42 stopnie to dużo za dużo, więc pomyślałem, że trzeba to trochę poprawić. Trochę czytałem o wermikulicie jako dobrej izolacji cieplnej, ale w końcu będąc w markecie budowlanym kupiłem za ok. 60 zł płytę krzemianowo - wapienną do izolacji kominków. 

Płyta ta charakteryzuje się niską wagą, a obróbka jest dziecinnie prosta. Można ją obrabiać ręcznymi, stolarskimi narzędziami. 

Na pierwszy ogień poszły drzwi zasypowe. Nie było łatwo przewiercić ich budżetowymi wiertłami do metalu, ale po paru "kawach" i "herbatach" udało się to zrobić. 

Kolejne były drzwi od popielnika, w których zamontowany jest palnik. Tu obliczenia były trochę bardziej skomplikowane. Trzeba było zostawić odpowiednią ilość miejsca na obudowę palnika, która przylega do zewnętrznej strony drzwiczek. 

Drzwi popielnika z zamontowanym palnikiem.

Co jakiś czas należy wymienić uszczelki drzwiczek, gdyż się wygniatają i przekładanie na drugą stronę przestaje być skuteczne. Ponieważ te są dość szerokie, nie pamiętam, coś ok. 14 - 16 mm, to na miejscu trudne do kupienia. 

Znalazłem przez przypadek hurtownię budowlaną, która specjalizuje się w kanalizacji. Okazuje się, ze sznur szklany tej szerokości jest używany do izolacji kolektorów i betonowych rur kanalizacyjnych. Jest on sprzedawany na wagę, w tym roku zapłaciłem za ten materiał 65 zł. Myślę, ze wystarczy na dwa sezony.

Popielnik również dostał izolację z płyty krzemianowo-gipsowej. W przedniej części popielnika, naprzeciw kity płomienia z palnika, położyłem cegły szamotowe 3 cm. Służą izolacji cieplnej, ale też trochę pomagają w dopalaniu gazów. Chyba. Mam przynajmniej taką nadzieję :) 

Popielnik. 

Czy te zabiegi coś dały? 

Pierwszym efektem jest obniżenie o kilka stopni temperatury podajnika:

Wykres po prawej: temperatura po założeniu izolacji.

Czy drzwi zasypowe i popielnika stały się zimne? NIE.

Ich temperatura spadła o kilkanaście stopni i to też dobrze na tej powierzchni. Dla pełnego szczęścia trzeba by jeszcze od zewnętrznej strony przymocować kawałek płyty z włókna szklanego pokrytego aluminium. Potem dodatkowo ustabilizować to blachą, ale to już w późniejszym terminie.

Igraszki z zaworem 4D

Podejrzany: zawór czterodrogowy Afriso z siłownikiem ARM 343, czas otwarcia 120 s.

Dłuższy czas borykałem się z ustawieniem w odpowiedni sposób ochrony powrotu w czasie palenia od termostatu. Jest to dla mnie nowe zagadnienie, ponieważ poprzednie 4 sezony paliłem od histerezy kotła i ochrona powrotu była zapewniona automatycznie. 

Okazuje się, że uczucie dyskomfortu cieplnego w czasie palenia od termostatu pokojowego jest dotkliwe tylko w czasie silnego wiatru. Obecnie temperatura zewnętrzna waha się w okolicach 0 do +3 stopni C. Palenie w ten sposób się sprawdza. 

Przy zadanej temperaturze dziennej +23 i nocnej +22.5 z histerezą obecnie 0.2 kocioł odpala się średnio 7 razy na dobę.

Dlaczego takie temperatury?

W czasie przeprowadzania moich doświadczeń chciałem utrzymać dolną temperaturę zadaną nie mniejszą niż +22 stopnie. 

Na bieżąco monitoruję ją na czterech innych termometrach w różnych pokojach i jest to osiągane. 

Zauważyłem, że w momencie otwarcia się zaworu 4D na instalację następuje "strzał" temperatury na stronę kaloryferów.

Nie wygląda to dobrze na tygodniowych wykresach:

"Strzały znikąd"

Po przyjrzeniu się ustawieniom w sterowniku zauważyłem następujące sprawy:

Minimalne zamknięcie zaworu 4D wynosiło 2%.

Zakres proporcjonalności: 2

Stała czasu całkowania:160.

Na obudowie siłownika widnieje parametr: ED 60%. Nie wiem, co to znaczy, ale zaobserwowałem, że w czasie rozgrzewania się kotła, zawór otwiera się maksymalnie w 60%. Muszę to gdzieś znaleźć.

Ponieważ opis funkcji "zakres proporcjonalności" i "stała czasu całkowania" są dla mnie niezrozumiałe niestety, rozpocząłem doświadczenia. 

Punkt wyjścia: 2 - 160, przymknięcie zaworu 2%.

Przymknięcie zaworu

Zacząłem szukać, o co chodzi z tym parametrem. Wreszcie na forum info-ogrzewanie znalazłem dwa posty użytkowników, którzy ten parametr zalecili komuś innemu ustawić na 20%.

Okazało się, że zawór przesunął się w minimalne położenie na skali na 2, a wczesniej był w zasadzie zamknięty - 0 na skali.

W momencie osiągnięcia temperatury ochrony powrotu zawór się zamykał, a temperatura kotła utrzymywała się mniej więcej na stałym poziomie z tego powodu. Niestety, pompa podłogówki chodziła w tym czasie i napewno nie było jej łatwo :/ 

Ustawienie na 20% spowodowało, że pompa podłogówki mogła zacząć pobierać ciepło z kotła z mniejszym wysiłkiem.

Kolejna sprawa wyszła w czasie rozpalania. Szersze otwarcie zaworu sprawiło, że kocioł nagrzewał się wolniej, ale w momencie otwarcia zaworu na instalację różnica temperatur nie była już tak duża jak wcześniej.

Pora na zmianę zakresu proporcjonalności i stałej czasu całkowania. 

Tryb STANDARD, 

T kotła 70 stopni, histereza 20, 

moce kotła: 5/8/16kW, histerezy: 10 i 5. 

Wyłączenie kotła od termostatu pokojowego. 

Wykresy przedstawiają jeden cykl pracy.

Minimalne otwarcie zaworu: 20%

Krzywa mieszacza 1: 0.6

Przesunięcie równoległe krzywej: 5.

Termostat pokojowy mieszacza: 3.

Jedziemy po bandzie, bierzemy wartości skrajne na początek:

1 / 255

Przyjąłem minimalną bezpieczną wartość dla powrotu 40 stopni, ale różne są opinie. Spotkałem się również z 50 oraz 55 jako minimalne dla peletu. 

Jak widać, przez połowę cyklu wartość była na granicy, dopiero pod koniec szła w górę.

10 / 255

Powrót w zasadzie cały czas oscylował wokół 40tki. Słabo.

Damy po środku:

5 / 125

Najpierw za nisko, potem szybko do góry. Tak już lepiej. Jednocześnie temperatura kotła poszła do góry. Nb. Przy pracy od termostatu T max nie dochodziła do zadanej, nie było takiej potrzeby. 

5 / 100

Większe wahnięcia, ale szybciej do góry.

5 / 200

Równomierniej do góry, z mniejszymi wahnięciami. 

Wracam do podstawowych ustawień:

Tryb Fuzzy Logic i 2 / 160

Spróbowałem zmienić sposób palenia i po czterech latach włączyłem tryb Fuzzy Logic, temperatura zadana 65+5, nadzór na 3 minuty oraz minimalne otwarcie zaworu na 22%. Stała i zakres 2 / 160. Pozostałe parametry bez zmian.

Dlaczego nadzór? 

Kupiłem trzy worki peletu od nieznanego mi wczesniej dostawcy i niestety muszę go teraz "zmęczyć". Nadzór służy dopaleniu resztek dawki w momencie, gdy termostat karze wygaszać palnik. Nie zmieniam czasu czyszczenia wygaszania, sprawdzę co zostało w palniku po 2 minutach. 

Z tych wszystkich prób najbardziej podoba mi się wykres 5/100.

Niewiele lepiej, ale trochę lepiej.

Spróbuję w kolejnym cyklu z FL oraz ustawieniem 1/100.

PS. Miej Panie w swej opiece tego, kto kupił więcej tego peletu, który właśnie testuję. Dodam tylko, że jest wymieszany z innym, normalnym. W przeciwnym razie trzeba by go dać kotu do kuwety. Ma kosztować 630 zł za tonę. Bez komentarza. 

1/100

Skrajne parametry okazały się zbyt niskie. Otwieranie i zamykanie zaworu trwało wieki, choć przebieg wykresów temperatury powrotu i mieszacza kaloryferów był niemal idealny.

Nic więcej nie wycisnę przy mojej instalacji z tymi ustawieniami. Instalator jest już umówiony na przyszły tydzień. Ma zamontować pompę kotłową na powrocie z zaworu 4D. 

 Zero na zewnątrz i silny wiatr

Okazuje się, że to co dobre, nigdy nie trwa długo ;)

Przyszedł końcu dzień, w którym temperatura zewnętrzna spadła do 273,15 K. Na domiar złego temperatura odczuwalna spadła o kolejne pięć stopni. Pomimo tego, że dom został ocieplony, praca od termostatu pokojowego z włączoną ochroną powrotu kotła przestała się sprawdzać w 100%. 

W czasie postoju kotła, temperatura odczuwalna spadała dość szybko. W krótkim czasie, mimo wskazań termometru na ok. 22.5 st. Celsjusza, od okien zaczęło "ciągnąć".

Pierwszym zabiegiem, który przeprowadziłem, było podniesienie temperatury ochrony powrotu na 45 stopni oraz zmniejszenie histerezy termostatu pokojowego na 0.3 stopnia. Niewiele to poprawiło, gdyż taka temperatura ochrony sprawiła, że kocioł pracował dość długo grzejąc sam siebie, a zawór 4D zaczął mocno otwierać się i zamykać. Nie jest to korzystne również ze względu na jego trwałość. 

Zadana temperatura dzienna 23 stopnie oraz krzywa grzewcza 1.0 wymagają w tym momencie temperatury mieszacza 47 stopni.

Kolejnym krokiem będzie obniżenie krzywej mieszacza do poziomu 0.8 - 0.6 Te wartości pozwolą na szybsze otwarcie zaworu na instalację i szybsze odgrzewanie pomieszczeń. Przynajmniej takie są założenia ;) 

Reksiowa jesień, odc. 40, https://vod.tvp.pl/website/reksio,33898882

Histereza kotła, termostat pokojowy, termostat z ochroną powrotu 

Nawiązując do poprzedniego postu chciałbym porównać trzy powyższe opcje prowadzenia kotła. Poniżej przedstawiam zapisy z trzech wybranych dni, po jednym z każdego cyklu. Przypomnę tylko wykres, o którym mowa:

Kolejne wykresy odpowiadają sytuacji 1, 2 i 3.

Cykl pracy

Temperatura pokojowa

Temperatura kotła i powrotu

Temperatura mieszaczy

Temperatura zewnętrzna

Moje wrażenia: do temperatury +5 najbardziej sprawdził się za względu na ekonomię i trwałość kotła tryb pracy od termostatu pokojowego z włączoną ochroną powrotu. 

Praca od histerezy kotła czy od termostatu pokojowego?

Przez cztery kolejne sezony prowadziłem kocioł sterując go od jego histerezy. Skutkowało to, szczególnie na początku, bardzo dużą ilością rozpaleń i wygaszeń, co jak wiadomo, skutkuje podwyższonym zużyciem opału. Teraz ta ilość rozpaleń nawet mnie przeraża :) Jedynym zadowolonym z tych ustawień był Pan z Elektrowni.

Temperatura kotła +60, tryb Fuzzy Logic, histereza kotła 15 st. i mamy wynik 20 rozpaleń na dobę :o

https://www.fakt.pl/wydarzenia/swiat/to-najbrzydszy-pies-swiata/8l7jh9v#slajd-1

Co można było zrobić? 

Jedynym wyjściem, jakie wtedy było dla mnie sensowne, było zwiększenie temperatury kotła do +70 i jego histerezy do 22 st. Ilość rozpaleń zmniejszyła się wyraźnie. Niestety, dalej była znaczna ze względu na dość niedużą pojemność wodną kotła, 75 litrów. Wobec tego po raz pierwszy ustawiłem prowadzenie kotła od termostatu pokojowego. Czym to skutkowało?

Komfortowo czy ekonomicznie?

1 - praca od histerezy kotła, +70, histereza 22 stopnie, wyłączona ochrona powrotu, powrót teoretycznie nie powinien spadać poniżej 40 stopni. Spadał. Pompy chodziły cały czas. Dlaczego? O tym w kolejnym wpisie. Temperatura pokojowa oczekiwana ok. 22-23 stopnie, wg krzywej grzewczej. W praktyce przebita w górę.

2 - praca od termostatu pokojowego. Znacznie mniejsza liczba rozpaleń, temperatura nie zawsze dochodziła do zadanej 70, za to pompy do końca wyciągały ciepło z kotła. Temperatura pokojowa dzienna zadana +23, nocna +22.5

Histereza termostatu pokojowego 0.5 stopnia.

Powrót i temperatura kotła spadała znacznie poniżej 40 stopni - korozja niskotemperaturowa kotła, brak ochrony powrotu.

3 - Jak sytuacja 2, ale włączona ochrona powrotu. Temperatura powrotu bliżej 40 stopni, ale więcej rozpaleń niż w sytuacji 2.

Temperatura pokojowa

1 - W wyniku dobrania zbyt wysokiej krzywej mieszacza kaloryferów, temperatura pokojowa była o wiele wyższa od spodziewanej 22.5 - 23 st. Skutkowało to dyskomfortem w nocy - było za gorąco i źle się spało. Traf chciał, że było to w czasie wyjazdu, a akurat zdalne przestawienie parametrów nie było możliwe. Jak wspominałem, teściowie to już starsi ludzie i nie dali rady nic zmienić samemu.

2 i 3 - Po powrocie ustawiłem pracę od termostatu pokojowego. Temperatura dzienna 23 stopnie, nocna 22.5 z histerezą 0.5 stopnia. Jak widać, termostat daje sobie nienajgorzej radę z utrzymaniem temperatury i drobne spadki poniżej 22 w nocy nie są dokuczliwe.

Przebicie temperatury w górę wynikało z zysków bytowych oraz działaniem słońca po zakończeniu cyklu grzania. Po osiągnięciu temperatury zadanej pomieszczenia palnik przechodzi w tryb WYGASZANIE, a temperatura mieszacza kaloryferów jest obniżana o 3 stopnie.

Temperatura mieszacza kaloryferów

Tu już zachodzi ogromna różnica w odczuciu ciepła. Przy pracy od histerezy kotła temperatura na mieszaczach jest w przybliżeniu stała. Przy pracy od termostatu grzejniki stają się gorące, by stopniowo stygnąć. Sam nie wiem, co lepsze? Stale "ledwo ciepłe" kaloryfery i mniej więcej stała temperatura w pomieszczeniach? A może jednak fajniej jest mieć co jakiś czas gorące grzejniki? W tym przypadku pod koniec cyklu "ciągnie" od okien i robi się mniej przyjemnie? 

1 - Siłownik mieszacza kaloryferów praktycznie stoi w miejscu.

2, 3 - Siłownik w każdym cyklu mocno pracuje.

A co z podłogą?

Tu wahania nie są tak duże, ale mimo wszystko występują, co również nie jest korzystne ze względu na ekonomię - ze względu na dużą bezwładność cieplną.

Szczegółowe porównanie tych trzech sytuacji w następnym wpisie.

Ochrona powrotu. Tak czy nie?

W kolejnym sezonie palnik zaczął ogrzewanie domu przy temperaturze wewnętrznej ok. +15 stopni. Tym razem ochrona powrotu była wyłączona. Ogrzewanie do +22 stopni trwało już zdecydowanie krócej:

Jednocześnie temperatura zewnętrzna była niższa:

Dzięki ustawieniu wyższej temperatury zadanej kotła +70 i większej histerezy oraz wyłączeniu ochrony powrotu przy zaworze czterodrogowym wykres temperatur kotła i powrotu przestał być tak "nerwowy":

Skok temperatury powrotu na początku to moment załączenia pompy mieszacza 1, który następuje przy temperaturze kotła +40 stopni.

Podobnie stało się z temperaturami mieszaczy:

"Schodek" na niebieskim wykresie temperatury mieszacza kaloryferów to obniżenie nocne, które zapomniałem wyłączyć na czas rozruchu. Dlatego temperatura pokojowa ustabilizowała się  w tym czasie, choć zewnętrzna spadła do ok. 0 stopni.