Grzanie według krzywej grzewczej - prosty sposób na tanie ogrzewanie

Co to jest krzywa grzewcza? Gdzie się ją stosuje? Co nam daje praca układu C.O. według krzywej grzewczej? Jak dobrać krzywą grzewczą w naszym domu? Co psuje pracę ogrzewania sterowanego krzywą grzewczą? Na te pytania postaram się odpowiedzieć w tym krótki wpisie.

# Co to jest krzywa grzewcza?

Prawie każda pompa ciepła, kocioł gazowy i kocioł elektryczny, który możemy kupić i zainstalować w swojej instalacji grzewczej ma opcję pracy według krzywej grzewczej. Kiedy ją aktywujemy, to sterownik w urządzeniu będzie robił wszystko co możliwe, żeby zmieniać i utrzymywać temperaturę zasilającą obiegi grzewcze w zależności od temperatury zewnętrznej. Kiedy za oknami jest chłodniej, temperatura wody zasilającej kaloryfery lub ogrzewanie podłogowe jest wyższa, bo większe jest zapotrzebowanie domu na ciepło. Kiedy na zewnątrz jest cieplej, dom wolniej się wychładza i ogrzewanie może pracować z niższą temperaturą.

Aktywowanie sterowania według krzywej grzewczej pozwala na:

utrzymanie w domu stałej temperatury, zachowując wysoki komfort cieplny. Kiedy jest chłodniej to grzejemy mocniej, a kiedy cieplej, to woda w obiegach grzewczych ma niższą temperaturę. Dzięki temu w domu mamy cały czas zadaną, komfortową dla mieszkańców temperaturę powietrza,
oszczędności w kosztach ogrzewania. I są to spore kwoty. Kiedy mamy dobrze dobraną krzywą grzewczą to źródło ciepła w naszym domu zużywa najmniejszą, potrzebną do utrzymania w domu komfortowej temperatury, ilość energii. Temperatura wody zasilającej obiegi grzewcze zmienia się kilkukrotnie w ciągu dnia, w zależności od temperatury zewnętrznej. A im mniej ciepła trzeba wyprodukować, tym mniej kosztuje praca kotła.

# Gdzie dobrze sprawdza się ogrzewanie według krzywej grzewczej?

Wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z kotłami działającymi automatycznie, które mogą zmieniać temperaturę zasilania obiegów grzewczych płynnie, bez potrzeby ingerencji człowieka, powinniśmy aktywować funkcję grzania według krzywej grzewczej. Dodatkowo, im bardziej szczelny i lepiej docieplony dom, tym oszczędności wynikające z krzywej grzewczej będą większe.

Moim skromny zdaniem, taki sposób sterowania ogrzewaniem powinien być obowiązkowy dla ogrzewania podłogowego, które ma dużą bezwładność cieplną. Sterownik kotła mierzy cały czas temperaturę zewnętrzną i według jej zmian koryguje temperaturę wody zasilającej ogrzewanie. Kiedy za oknem temperatura zaczyna spadać, sterownik podnosi temperaturę zasilania podłogówki. Dzięki temu w domu mamy cały czas stałą temperaturę powietrza, bo większe zapotrzebowanie domu na ciepło podczas niższych temperatur zewnętrznych zostało już skorygowane przez wyższą temperaturę w ogrzewaniu podłogowym, które odpowiednio wcześniej zaczęło się nagrzewać.

# Jak wygląda krzywa grzewcza w sterowniku kotła?

Ja w swoim domu mam zainstalowany elektryczny kocioł firmy Kospel – model EKCO.M3. Poniżej przedstawiam przykładowe krzywe grzewcze, według których pracuje ten kocioł. Każda firma ma w sterowniku zaprogramowaną inną krzywą grzewczą, o innych oznaczeniach, nachyleniu itp., ale zasada działania w każdym urządzeniu jest taka sama.

Temperatura wody wypływającej z kotła zależy od temperatury zewnętrznej, temperatury, jaką chcemy mieć w domu i wybranej krzywej grzewczej. Dla kotła elektrycznego, z którego korzystam widać, że np. dla krzywej grzewczej nr 4, kiedy za oknem mamy +10⁰C, to woda zasilająca ogrzewanie ma mieć 29 ⁰C, a kiedy na zewnątrz jest -10⁰C, to jej temperatura powinna wzrosnąć do 36⁰C. Zmiana temperatury zasilania ogrzewania zmienia się automatycznie, po zmianach temperatury zewnętrznej.

W dobrym sterowniku, poza wyborem numeru krzywej grzewczej powinna być jeszcze możliwość przesuwania ich w dół lub w górę. Może się okazać, że mimo wybrania najniższej krzywej grzewczej temperatury w domu są za wysokie/niskie. Może tez być tak, że kiedy są mrozy, to w domu mamy odpowiednią temperaturę a kiedy jest cieplej, to jest za gorąco. Wtedy musimy wybrać krzywą grzewczą o większym nachyleniu i przesunąć ją w dół. Wszystkie takie przypadki opiszę w dalszej części wpisu.

Krzywa grzewcza kocioł Kospel, temperatura zadana w domu 22 stopnie Celsjusza

# Dlaczego mamy tyle krzywych grzewczych na wykresie?

Każdy dom, mieszkanie, budynek ma inne zapotrzebowanie na ciepło. Im bardziej szczelny, docieplony budynek, tym straty ciepła mniejsze, więc mniejszą jego ilość należy uzupełnić. Różne budynki, stojące w różnych strefach klimatycznych w różny sposób się wychładzają. Niektóre szybciej się wychładzają kiedy za oknem mocniej wieje wiatr, a inne mają dużo przeszkleń i mają spore zyski energetyczne w słoneczne dni.

Dodatkowo, sterownik w kotle C.O. musi być uniwersalny i przygotowany do pracy zarówno z ogrzewaniem niskotemperaturowym takim jak podłogówka, jak i z kaloryferami, które do poprawnej pracy wymagają wody o wyższej temperaturze.

Żeby sprostać wszystkim wymaganiom, producenci sterowników przygotowali całą rodzinę krzywych grzewczych, które powinny zadowolić nawet bardzo wymagających użytkowników. Mając do dyspozycji wiele krzywych grzewczych, które można w szerokim zakresie zmieniać i przesuwać, możemy dopasować pracę kotła do naszych potrzeb.

# Jak dobrać odpowiednią krzywą grzewczą do naszego domu?

Ze swojego doświadczenia mogę powiedzieć, że nie da się dobrać odpowiedniej krzywej grzewczej za pierwszym razem, według teoretycznych obliczeń. Nawet, jak będziemy blisko ideału, to i tak podczas sezonu grzewczego, kiedy będą się zmieniać temperatury zewnętrzne, będzie konieczność korygowania nastaw sterownika.

Ogólnie mogę powiedzieć, że krzywą grzewczą dobieramy w zależności od charakterystyki i zapotrzebowania budynku na ciepło, typu instalacji grzewczej oraz strefy klimatycznej, w której stoi budynek. Oczywiste jest, że krzywą grzewczą o niższym numerze będzie miał kocioł zasilający niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe, a wyższą ten, który zasila kaloryfery i jest do tego słabo docieplony.

Dobór krzywej grzewczej zależy jeszcze od jednego czynnika, a mianowicie od temperatury jaką chcemy mieć w domu. Inna temperatura wody zasilającej ogrzewanie będzie dla wymaganych 20⁰C w domu, a inna dla 24⁰C.

Ja mam w całym, dość dobrze docieplonym domu, ogrzewanie podłogowe i na swoim przykładzie mogę opisać, jak dobrałem krzywą grzewczą. Każdy z was musi indywidualnie pochylić się nad doborem optymalnej krzywej grzania w swoim kotle.

W pierwszym sezonie grzewczym, kiedy korzystałem z elektrycznego kotła, miałem aktywne sterowanie pogodowo-pokojowe i kontrolę temperatury wewnętrznej. Sterownik mierzył temperaturę na zewnątrz i w domu. Kiedy temperatura w domu spadała poniżej zadanej o ustaloną wartość, to kocioł uruchamiał grzanie i podnosił temperaturę wody w podłodze, a tym samym temperaturę podłogi i dalej temperaturę w domu. Ale w przypadku ogrzewania podłogowego to kiepski sposób, bo wielki, betonowy kaloryfer jakim jest podłoga wolno się nagrzewa i w domu mieliśmy dość duże (2-3 stopnie Celsjusza) wahania temperatur. Kombinowałem na różne sposoby, zmniejszałem histerezę, zmieniałem krzywą grzewczą, ale nie było dobrze. A dodatkowo piec za każdym razem kiedy zaczynał grzać, pobierał sporą ilość energii bo musiał rozgrzewać podłogę. Takie sterowanie jest dobre w przypadku kaloryferów. Piec szybko potrafi podgrzać wodę w rurach, a ta szybko sprawia, że kaloryfery są gorące i w domu robi się ciepło. Kiedy w domu zrobi się ciepło, piec przestaje grzać i kaloryfery powoli stygną, oddając ciepło do otoczenia. Kiedy w domu się wychłodzi, cykl powtarza się.

Po dwóch sezonach grzewczych wiem już, że zasilanie ogrzewania podłogowego musi pracować niemal przez cały czas. Żeby temperatura w domu była cały czas na stałym poziomie, podłoga cały czas musi mieć odpowiednią temperaturę, czyli kocioł non stop musi kontrolować temperaturę wody wpływającej i wypływającej ze źródła ciepła i uzupełniać braki w razie potrzeby. Bałem się trochę, że pracujący cały czas piec elektryczny pochłonie ogromną ilość energii elektrycznej. Teraz wiem, że niepotrzebnie. Pracując w trybie ciągłego grzania, a tak naprawdę uzupełniania strat ciepła w podłodze, pobiera średnio 1,3 kW na godzinę. To wynik podobny do pomp ciepła o mocy około 7 kW.

Żeby dobrać krzywą grzewczą postanowiłem sprawdzić, jakie temperatury będą w domu i jaką temperaturę będzie miała podłoga po ustawieniu najniższej krzywej grzewczej, i później odpowiednio to skorygować. Wyniki pomiarów opisałem już we wpisie Elektryczny piec C.O. i ogrzewanie podłogowe – pierwsze uruchomienie w sezonie grzewczym, temperatury, zużycie energii, koszty

Ustawiłem krzywą grzewczą numer 4 i sprawdzałem, jak ciepło mamy w domu, jak temperatura w domu zmienia się w zależności od zmian temperatury na zewnątrz i jak dużo energii pobiera piec elektryczny. Pomiary rejestrowałem przez kilka dni, bo układ C.O. musiał się rozgrzać i ustabilizować w pracy.

Po kilku dniach okazało się, że w domu mamy za ciepło, więc przesunąłem krzywą grzewczą w dół o kilka stopni i powtórzyłem pomiary temperatur, które rejestrowałem przez kilka dni.

Ostatecznie kocioł elektryczny pracuje na krzywej grzewczej numer 4 przesuniętej w dół o 6 stopni. To w zupełności wystarcza, żeby w domu było ciepło, a piec nie zużywał kosmicznej ilości energii elektrycznej.

Dodatkowo, ustawiłem w sterowniku temperaturę wyłączenia grzania na 7 stopni Celsjusza. Oznacza to tyle, że kiedy na zewnątrz jest więcej niż 7 stopni, to kocioł nie będzie grzał, nawet, kiedy temperatura wody w obiegach grzewczych spadnie poniżej wymaganej. Zimą zdarza się to niezbyt często, a podłoga stygnie powoli więc jak przez kilka godzin na dobę piec nie podniesie temperatury podłogi to nic złego się nie stanie a dzięki temu ograniczeniu piec nie zużywa niepotrzebnie prądu, kiedy za oknem wiosenne temperatury.

Żeby jeszcze bardziej ograniczyć szaleństwa kotła, ustawiłem, że maksymalna temperatura zasilania ogrzewania to 33 stopnie Celsjusza. To ograniczenie powoduje, że podczas solidnych mrozów, kiedy z krzywej grzewczej wynika, że woda wypływająca z kotła ma mieć np. 40 stopni Celsjusza, kocioł nie podgrzeje jej powyżej 33 stopni Celsjusza. Mieliśmy już kilka dni i nocy z temperaturami poniżej minus 10 stopni Celsjusza i takie nastawy wystarczały.

Na koniec wyłączyłem kontrolę temperatury pokojowej. Dzięki temu kocioł pracuje cały czas i sprawdza, jaka temperatura jest na zewnątrz i jaka jest temperatura wody w obiegach grzewczych. Kiedy temperatura wody w ogrzewaniu spada, uruchamia grzanie i podnosi ją do zadanej przez krzywą grzewczą wartości, a kiedy np. nad ranem na zewnątrz robi się cieplej, wyłącza grzanie, pozwalając podłodze nieco ostygnąć. To, jaka będzie temperatura wody w ogrzewaniu zależy też od nastawionej, zadanej temperatury pokojowej, którą to wartością możemy dodatkowo sterować temperaturą wody w instalacji C.O. Im niższa będzie temperatura zadana, tym mniejsza będzie temperatura wody zasilającej obiegi grzewcze. Ponieważ wyłączyłem kontrolę temperatury pokojowej, to sterownik pieca będzie cały czas utrzymywał temperaturę wody w instalacji C.O. na poziomie wynikającym z krzywej grzewczej, niezależnie od tego, czy w domu mamy temperaturę wyższą od zadanej czy nie.

Przyznam szczerze, że na początku trochę się bałem, że kocioł będzie cały czas grzał, mimo, że w domu mamy cieplej niż potrzeba i marnował energię elektryczną. Ale dobranie odpowiedniej krzywej grzewczej spowodowało, że pobór energii przez Kospela jest na akceptowalnym poziomie, w domu mamy cały czas taką samą temperaturę a piec pracuje automatycznie i nawet nie sprawdzam, czy grzałki pracują czy nie.

Każdy z was musi samodzielnie dobrać krzywą grzewczą do swojego źródła ciepła, domu, miejsca zamieszkania i preferencji. Jedni lubią mieć w domu cieplej, inni chłodniej. Proponuję zacząć od niższej krzywej i korygować nastawy po kilku dniach pracy układu C.O. Kiedy zmienisz nastawy kotła, nie oczekuj, że po kilku godzinach będziesz wiedział, czy są ok. Pozwól instalacji grzewczej popracować trochę z nowymi parametrami i zobacz, czy przy różnych porach dnia, temperaturach zewnętrznych i warunkach atmosferycznych w domu masz tak ciepło jak chciałeś. Jeśli nie, popraw co nieco nastawy krzywej grzewczej, a jak jest ok, zostaw, nie ruszaj i ciesz się komfortem w swoim mieszkaniu. Zmiany nastaw sterownika proponuje wykonywać o niewielkie wartości, 1-2 stopnie, i weryfikować, jak zmienia się komfort cieplny w domu.

# Co przeszkadza w ustawieniu odpowiedniej krzywej grzewczej i zachowaniu komfortu cieplnego w domu?

Czasami jest tak, że mimo wielu prób i zmian nastaw sterownika, ogrzewanie pracuje nie tak, jakbyśmy chcieli. Czasem jest za zimno, czasem za ciepło, temperatura za wolno się zmienia , itp. Może to wynikać z kilku błędów, jakie mamy w instalacji, a które możemy sami poprawić.

Czujnik temperatury zewnętrznej kotła powinien być zainstalowany, o ile to możliwe, po północnej stronie budynku. Powinien być osłonięty od słońca i silnego wiatru. Wtedy będziemy mieli pewność, że pomiary temperatury zewnętrznej nie będą przekłamane przez świecące na ów czujnik słońce lub wiejący wiatr. Ja zamontowałem czujnik temperatury na północno-wschodniej stronie domu, przykręcając go do podbitki. Czujnik jest w hermetycznej puszce więc wiatr i wilgoć mu nie straszne, a pomiary nie są przekłamane przez świecące na niego słońce.
Czujnik temperatury pokojowej powinien być zainstalowany w miejscu „neutralnym” w domu, gdzie temperatura zmienia się tylko wtedy, kiedy działa ogrzewanie. Jeśli zainstalujemy go w pobliżu kominka, telewizora lub w okolicy np. kuchni, to rejestrowane przez niego pomiary temperatury pokojowej będą fałszowane przez urządzenia, wokół których się znajduje i w pomieszczeniu z tym czujnikiem będzie ciepło, ale w pozostałej części domu chłodniej. Ja swój czujnik temperatury pokojowej mam zainstalowany w korytarzu, gdzie temperatura zmienia się wolniej i zależy od pracy układu C.O.
Jeśli chcesz, żeby ogrzewanie pracowało cały czas i kocioł na bieżąco uzupełniał straty ciepła w ogrzewaniu, to wyłącz kontrolę temperatury pokojowej. Warto to zrobić szczególnie w przypadku ogrzewania podłogowego. Wtedy kocioł będzie dobierał temperaturę zasilania obiegów grzewczych według krzywej grzewczej, w zależności od temperatury zewnętrznej i tej, którą mamy w domu, ale nie wyłączy się, kiedy w domu będziemy mieli trochę cieplej niż byśmy chcieli. Zapobiegnie to nadmiernemu wychłodzeniu się podłogi np. w sytuacji kiedy będziemy mieli gości lub będziemy gotować obiad i w mieszkaniu na jakiś czas zrobi się cieplej niż jest zazwyczaj.
Wyłączenie kontroli temperatury wewnętrznej polecam także wszystkim, którzy dogrzewają swój dom kominkiem i mają ogrzewanie podłogowe. Kiedy rozpalamy w kominku, temperatura w domu rośnie, sterownik wyłącza grzanie i podłoga stygnie. Kiedy w kominku wygasa, temperatura w domu spada, sterownik to zauważa i kocioł zaczyna grzać. Niestety, ogrzewanie podłogowe ma dużą bezwładność a wychłodzona podłoga długo się nagrzewa i zanim w domu znów zrobi się ciepło, minie kilka godzin. Kiedy wyłączymy opcję kontroli temperatury wewnętrznej, sterownik nie wyłączy grzania kotła tylko zmniejszy temperaturę wody w obiegach grzewczych, kiedy będzie pracował kominek i zwiększy, kiedy w kominku będzie wygasać. Unikniemy w ten sposób dużych wahań temperatur w domu i konieczności ponownego rozgrzewania podłogi.
Jeśli chcesz mieć w różnych pomieszczeniach różne temperatury to musisz wiedzieć, że jednym sterownikiem tego nie ogarniesz. Załóżmy, że w sypialni chcemy mieć nieco chłodniej a w łazience o 2 stopnie cieplej. Można to zrealizować poprzez montaż niezależnych regulatorów temperatury w pomieszczeniach. Wtedy automatyka będzie regulowała przepływy wody w obiegach grzewczych i dobierała je do zadanych wartości temperatur. Dodatkowo, jeśli w łazience ma być cieplej, to zamiast rozgrzewać wodę w instalacji C.O. do wyższej temperatury, korzystniej jest w łazience zainstalować dodatkowe źródło ciepła. Może to być mata grzewcza pod płytkami, grzałka elektryczna w kaloryferze lub niezależny, zasilany grzałką elektryczną kaloryfer. Zazwyczaj w łazience chcemy mieć cieplej tylko kiedy bierzemy prysznic. Kilkanaście minut wcześniej wystarczy uruchomić to dodatkowe źródło ciepła, które bez problemu podniesie nam temperaturę w pomieszczeniu o 2-3 stopnie Celsjusza.

# Typowe problemy podczas dobierania krzywej grzewczej

Dobranie odpowiedniej krzywej grzewczej jest bardzo ważne. Pozwoli nie tylko na utrzymanie odpowiedniego komfortu termicznego w domu, ale też na spore oszczędności. Musisz wiedzieć, że jeśli w domu będziemy mieli za ciepło, to za ogrzewanie będziemy musieli więcej zapłacić. Podniesienie temperatury o 1⁰C w domu spowoduje wzrost kosztów ogrzewania o około 6%. Dlatego ważne jest, żeby sterownik kotła pracował według dobrze dobranej krzywej grzewczej i nie przegrzewał niepotrzebnie mieszkania. Musi to być jak najniższa krzywa grzewcza, przy której osiągamy wymagany komfort cieplny w domu.

Poniżej kilka sytuacji, na które możesz się natknąć, dobierając krzywą grzewczą:

Po ustawieniu krzywej grzewczej, w domu cały czas jest za zimno – przesuwamy krzywą grzewczą w górę, zwiększając temperaturę wody w instalacji C.O.
Po ustawieniu krzywej grzewczej, w domu cały czas jest za ciepło – przesuwamy krzywą grzewczą w dół, obniżając temperaturę wody w instalacji C.O.
W czasie mrozów w domu jest za zimno – wybieramy krzywą grzewczą o większym nachyleniu.
W czasie mrozów w domu jest za ciepło – wybieramy krzywą grzewczą o mniejszym nachyleniu
W czasie mrozów temperatura jest optymalna, a kiedy za oknem jest cieplej, w domu mamy za zimno – wybieramy krzywą grzewczą o mniejszym nachyleniu i przesuwamy ją w górę.
W czasie mrozów temperatura jest optymalna, a kiedy za oknem jest cieplej, w domu mamy za gorąco – wybieramy krzywą grzewczą o większym nachyleniu i przesuwamy ją w dół.