Regulatory słoneczne typu Logamatic SC mgr inż. Adam KONISZEWSKI Firma BUDERUS Dzięki nowoczesnej technologii system regulacji typu Logamatic SC firmy Buderus zapewnia maksymalny uzysk energii promieniowania słonecznego z kolektorów słonecznych. System ten w zależności od rodzaju zastosowanego sterownika komunikuje się z elementami instalacji słonecznej z jednej platformy sterowania, dzięki czemu szybko i łatwo nimi zarządza. W zależnośći od stopnia zaawansowania wyróżnić można następujące regulatory słoneczne: standardowy regulator słoneczny typu Logamatic SC 10; średniozaawansowany regulator słoneczny typu Logamatic SC 20; zaawansowany regulator słoneczny typu Logamatic SC 40. Logamatic SC10 (rys. 1) Regulator słoneczny Logamatic SC10 przystosowany jest do pracy instalacji słonecznej z jednym polem kolektorów oraz jednym odbiorcą ciepła (rys. 2). Prezentowany regulator włącza bądź wyłącza pompę obiegu słonecznego (3) w zależnośći od różnicy temperatur między temperaturą kolektora (1) i temperaturą podgrzewacza (2). Rys. 2 Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 10 Sterowanie pompą przeładowującą (rys.3) Ideą sterowania pompą przeładowującą w instalacji słonecznej przez regulator słoneczny typu Logamatic SC10 jest wygrzanie obydwu podgrzewaczy c.w.u. energią promieniowania słonecznego. Regulator włącza pompę przeładowującą (1), jeżeli temperatura w podgrzewaczu słonecznym (2) jest wyższa niż temperatura w podgrzwaczu kotłowym (3). Wówczas następuje przeładowanie c.w.u. z podgrzewacza słonecznego do podgrzewacza kotłowego. Pompa przeładowująca (1) zostaje wyłączona, jeżeli temperatura w podgrzewaczu słonecznym jest niższa niż temperatura w podgrzewaczu kotłowym (3). Rys. 1 Regulator słoneczny typu Logamatic SC 10: 1 wyświetlacz LCD, 2 klawisz kierunkowy w górę, 3 klawisz kierunkowy w dół, 3 klawisz funkcyjny SET Ponadto regulator Logamatic SC10 można stosować do sterowania pompą przeładowującą dane medium między dwoma podgrzewaczami c.w.u. (np. między podgrzewaczem c.w.u. słonecznym a podgrzewaczem c.w.u. kotłowym), jak i do sterowania zaworem trójdrogowym w celu podniesienia przez instalację słoneczną temperatury powrotu z instalacji c.o. Rys. 3 Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 10
Sterowanie zaworem trójdrogowym w celu podniesienia temperatyry powrotu z instalacji c.o. przez instalację słoneczną (rys. 4a, 4b) Regulator słoneczny typu Logamatic SC10 włącza bądź wyłącza podwyższenie temperatury powrotu z instalacji c.o. przez instalację słoneczną w zależności od różnicy temperatur między temperaturą wody powrotnej z instalacji c.o. (3) a temperaturą wody c.o. w buforze instalacji słonecznej (2). Jeżeli temperatura wody c.o. w buforze instalacji słonecznej (2) jest wyższa niż temperatura wody powrotnej z instalacji c.o. (3), wówczas następuje otwarcie zaworu funkcji podwyższenia temperatury na powrocie (1), dzięki czemu woda powrotna z instalacji c.o. przepływa przez zasobnik buforowy instalacji słonecznej podnosząc tym samym swą temperaturę. Następnie woda ta trafia do kotła, który podgrzewa ją już od wyższej temperatury do jej wartości zadanej (rys. 4a). Natomiast jeżeli temperatura wody c.o. w buforze instalacji słonecznej (2) jest niższa niż temperatura wody powrotnej z instalacji c.o. (3), to wówczas następuje zamknięcie zaworu funkcji podwyższenia temperatury na powrocie (1); wtedy woda powrotna z instalacji c.o. omija zasobnik buforowy instalacji słonecznej i wpływa bezpośrednio do kotła (rys.4b). Logamatic SC20 (rys. 5) Regulator słoneczny typu Logamatic SC20 podobnie jak regulator typu Logamatic SC10 przystosowany jest do pracy instalacji słonecznej z jednym polem kolektorów oraz jednym odbiorcą ciepła (rys. 7). W przypadku sterownika typu Logamatic SC20 sterowanie pompą obiegu słonecznego (3) odbywa się w sposób modulacyjny, zapewniając maksymalne wydłużenie okresu pozyskiwania energii promieniowania słonecznego przez instalację słoneczną. Omawiany regulator płynnie dostosowuje wydajność (prędkość obrotową) pompy obiegu słonecznego do aktualnych warunków termicznych w taki sposób, aby utrzymać możliwie stałą różnicę temperatur między kolektorem (1) a podgrzewaczem (2), (np. prędkość pompy obiegowej instalacji słonecznej zostanie zmniejszona w pochmurny dzień w celu umożliwienia pozyskania wymaganej ilości energii cieplnej). Regulator typu Logamatic SC20 dzięki dodatkowemu czujnikowi temperatury (3) poprzez odpowiednie sterowanie prędkością obrotową pompy obiegu słonecznego, zapewnia szybkie nagrzewanie górnej części podgrzewacza do określonej temperatury, zmniejszając przy tym czas dogrzania c.w.u. przez źródło dodatkowe (kocioł). Funkcja ta nosi nazwę Double Match Flow. Animowana prezentacja graficzna (rys. 6) na wyświetlaczu LCD regulatora informuje w sposób czytelny o stanie pracy instalacji słonecznej, ukazując nastawioną temperaturę, aktualną prędkość obrotową pompy obiegu słonecznego w procentach oraz czas pracy instalacji. Rys. 4a Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 10 Rys. 4b Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 10 Rys. 5 Regulator słoneczny typu Logamatic SC 20: 1 piktogram instalacji słonecznej, 2 wyświetlacz LCD, 3 pokrętło ułatwiające poruszanie się w menu sterownika na zasadzie push & turn, 4 klawisz funkcyjny ok, 5 przycisk powrotny Back
Rys. 6 Animowany pracą instalacji słonecznej wyświetlacz LCD regulatora typu Logamatic SC 20: 1 przepływ płynu słonecznego przez kolektory słoneczne, 2,5 lokalizacja czujników temperatur, 3 wyświetlacz graficzny LCD, 4 parametry pracy instalacji słonecznej Rys. 7 Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 20 Rys. 8 Regulator słoneczny typu Logamatic SC 40: 1 układ hydrauliczny instalacji słonecznej, 2 wyświetlacz LCD, 3 pokrętło ułatwiające poruszanie się w menu sterownika na zasadzie push&turn, 4 klawisz funkcyjny ok, 5 przycisk powrotny Back Logamatic SC40 (rys. 8) Regulator słoneczny typu Logamatic SC40 nie różni się wizualnie od regulatora typu Logamatic SC20, jednak różni się pod względem funkcjonalności, bowiem posiada możliwość podłączenia ośmiu czujników temperatury i jest w stanie sterować pięcioma urządzeniami instalacji słonecznej. Posiada również dwadzieścia siedem wstępnie zaprojektowanych układów hydraulicznych przygotowania ciepłej wody użytkowej, centralnego ogrzewania, a nawet podgrzania wody w basenie. Kilka z nich przedstawiono na rysunkach 8, 9, 10 i 11. Regulator słoneczny typu Logamatic SC40 potrafi kontrolować niezależnie od siebie dwa odrębne pola kolektorów słonecznych np. wschód - zachód (rys. 9). W takiej sytuacji stosuje się dwie pompy obiegowe płynu słonecznego (8, 9), które sterowane są modulacyjnie w zależności od różnicy temperatur między temperaturą pól kolektorów (1, 2), a temperaturą w podgrzewaczu (3). W zależności od tych temperatur pracować może jedno bądź dwa pola kolektorów jednocześnie. Podobnie jak w regulatorze typu Logamatic SC20, dodatkowy czujnik temperatury umieszczony w górnej części podgrzewacza spełnia funkcję Double Match Flow. Logamatic SC40 rejestruje ilość energii uzyskanej z kolektorów słonecznych za pomocą licznika ciepła (7). W celu jej wyznaczenia sterownik odczytuje przepływ płynu słonecznego przez licznik ciepła, a także temperatury na zasilaniu (6) i powrocie (5) z instalacji słonecznej. Ponadto regulator słoneczny typu Logamatic SC40 posiada możliwość sterowania trzema odbiornikami ciepła nadając im priorytetowość. Funkcja ta pozwala określić kolejność ładowania poszczególnych odbiorników (rozróżnia się odbiorniki mające pierwszeństwo ładowania - priorytet oraz ładowane w drugiej kolejności - później ). Prezentowany regulator posiada również funkcję przegrzania codziennego, będącego środkiem zapobiegawczym, mającym na celu zapewnie higieny c.w.u. oraz funkcję chłodzenia, która minimalizuje okresy zastoju instalacji słonecznej. W czasie jej działania instalacja słoneczna eksploatowana jest z wysoką temperaturą, co maksymalizuje straty ciepła. Regulator słoneczny typu Logamatic SC40 posiada także funkcję ochrony przed oblodzeniem zewnętrznego wymiennika ciepła, przewidzianą głównie dla instalacji, w których długie odcinki rur znajdują się w obszarze zagrożonym zamarznięciem, a ciepło słoneczne przenoszone jest przez zewnętrzny wymiennik ciepła. Ponadto omawiany regulator potrafi sterować pompą przeładowującą dane medium między dwoma podgrzewaczami c.w.u. (np. między podgrzewaczem c.w.u. słonecznym a podgrzewaczem c.w.u. kotłowym), jak i zaworem trójdrogowym - w celu podwyższenia przez instalację słoneczną temperatury powrotu wody z instalacji c.o.. Niewątpliwym atutem regulatora słonecznego typu Logamatic SC40 jest możliwość pokazywania na wyświetlaczu LCD prezentacji graficznej wybranego przez uzytkownika układu hydraulicznego oraz informowanie
w sposób czytelny o parametrach pracy instalacji słonecznej poprzez wyświetlanie nastawionej temperatury, aktualnej prędkości obrotowej pompy obiegu słonecznego w procentach oraz czasu pracy instalacji. Wybrane schematy hydrauliczne regulatora słonecznego typu Logamatic SC 40 Schemat 1 (rys. 10) Schemat 1 ilustruje pracę dwóch pól kolektorów słonecznych z biwalentnym podgrzewaczem c.w.u. oraz podgrzewaniem basenu przez wymiennik ciepła. Wysterowanie pomiędzy odbiornikami ciepła z kolektorów następuje poprzez zawór trójdrogowy. Rys. 9 Schemat ideowy układu regulacji za pomocą regulatora typu Logamatic SC 40 Rys. 10 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną: regulacja kolektorów słonecznych wschód zachód, podgrzewanie basenu oraz c.w.u. poprzez zawór trójdrogowy: R1 - pompa obiegu słonecznego 1, R3 - pompa obiegu słonecznego 2, R2 - pompa wymiennika ciepła, R5 - zawór układu ochrony przed oblodzeniem, R4 - zawór przełączający, S1- czujnik temperatury kolektora FSK, S2 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S3 - czujnik temperatury w basenie, S5 - czujnik temperatury kolektora FSK w polu 2, S4 - czujnik temperatury w środkowej części zasobnika, S6 - czujnik temperatury przed wymiennikiem ciepła, S7 - czujnik temperatury licznika ciepła WMZ na zasilaniu, S8 - czujnik temperatury licznika ciepła WMZ na powrocie. Rys. 11 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną: regulacja kolektorów słonecznych wschód zachód, wspomaganie c.o., podgrzewanie c.w.u. poprzez zawór trójdrogowy; R2 - pompa obiegu słonecznego 2, R3 - przegrzanie codzienne pompa, S3 - czujnik temperatury w górnej części zasobnika (wymagany do odłączania przy temperaturze 95 C), S4 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S6 - czujnik temperatury w górnej części zasobnika; pozostałe oznaczenia jak na rysunku 10 sterowanie pracą pomp obiegowych dwóch pól kolektorów R1 i R3 (wschód/zachód) za pomocą odczytów temperatur z czujników S1, S5, S3 i S2; przełączanie między dwoma odbiornikami ciepła za pomocą zaworu trójdrogowego w zależności od odczytów temperatur z czujników S2 i S3 (realizowana funkcja priorytetu); ochrona przed oblodzeniem płytowego wymiennika ciepła za pomocą zaworu trójdrogowego R5 w zależności od odczytu temperatury z czujnika S6; temperatur z czujników S8 i S7; sterowanie pracą pompy obiegowej basenu w zależności od odczytu temperatur z czujników S1, S5 i S3. Schemat 2 (rys. 11) Schemat 2 ilustruje pracę dwóch pól kolektorów słonecznych z biwalentnym podgrzewaczem c.w.u. oraz wspomaganiem c.o.. Wysterowanie pomiędzy odbiornikami ciepła z kolektorów następuje poprzez zawór trójdrogowy. sterowanie pracą pomp obiegowych dwóch pól kolektorów R1 i R2 (wschód/zachód) za pomocą odczytów temperatur z czujników S1, S5, S4 i S2; przełączanie między dwoma odbiornikami ciepła za pomocą zaworu trójdrogowego w zależności od odczytów temperatur z czujników S2 i S4 (realizowana funkcja priorytetu); sterowanie pracą pompy obiegowej R3 funkcji przegrzania codziennego w zależności od odczytu temperatury z czujnika S6, bądź nastawionego czasu załączenia funkcji przegrzania codziennego; S2 i S6; rejestrowanie ilości energii pobranej z instalacji sło-
necznej temperatur z czujników S8 i S7. Schemat 3 (rys. 12) Schemat 3 ilustruje pracę pola kolektorów słonecznych z biwalentnym podgrzewaczem c.w.u., wspomaganiem c.o. oraz podgrzewaniem basenu. Wysterowanie pomiędzy odbiornikami ciepła z kolektorów następuje również przez zawory trójdrogowe. Rys. 12 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną; regulacja kolektorów słonecznych, podgrzewanie basenu, c.w.u. oraz wspomaganie c.o., poprzez zawory trójdrogowe; R3 - zawór układu ochrony przed oblodzeniem, R4 - zawór przełączający na c.w.u., R5 - zawór przełączający na c.o., S3 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S4 - czujnik temperatury w górnej części zasobnika, S6 - czujnik temperatury przed wymiennikiem ciepła, S5 - czujnik temperatury w basenie; pozostałe oznaczenia jak na rysunku 10 Rys. 13 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną; regulacja kolektorów słonecznych, podgrzewanie, c.w.u., wspomaganie c.o. poprzez pompy obiegowe; R1 - pompa obiegu c.w.u., R2 - pompa obiegu c.o., S1 - czujnik temperatury kolektora FSK, S2 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S5 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S4 - czujnik temperatury w górnej części zasobnika, S6 czujnik temperatury w górnej części zasobnika, S3 czujnik temperatury powrotu z instalacji centralnego ogrzewania; pozostałe oznaczenia jak na rysunku 10 Rys. 14 Schemat ideowy sterowania instalacją solarną; regulacja kolektorów słonecznych, podgrzewanie, c.w.u., wspomaganie c.o. poprzez pompę obiegową; R1 - pompa obiegu c.w.u., oraz c.o., S1 - czujnik temperatury kolektora FSK, S2 - czujnik temperatury w dolnej części zasobnika, S4 - czujnik temperatury w górnej części zasobnika, S6 czujnik temperatury w środkowej części zasobnika, S3 czujnik temperatury powrotu z instalacji centralnego ogrzewania; pozostałe oznaczenia jak na rysunku 10. sterowanie pracą pompy obiegowej pola kolektorów R1 za pomocą odczytów temperatur z czujników S1, S2, S3 i S5; przełączanie między trzema odbiornikami ciepła za pomocą zaworów trójdrogowych w zależności od odczytów temperatur z czujników S2, S3 i S5 (realizowana funkcja priorytetu); ochrona przed oblodzeniem płytowego wymiennika ciepła za pomocą zaworu trójdrogowego R3 w zależności od odczytu temperatury z czujnika S6; temperatur z czujnika S8 i S7; sterowanie pracą pompy obiegowej basenu w zależności od odczytu temperatur z czujników S1 i S3. Schemat 4 (rys. 13) Schemat 4 ilustruje pracę pola kolektorów słonecznych z biwalentnym podgrzewaczem c.w.u. oraz wspomaganiem c.o., poprzez podwyższenie temperatury powrotu z instalacji centralnego ogrzewania. Wysterowanie pomiędzy odbiornikami ciepła z kolektorów następuje poprzez pompy obiegowe. sterowanie pracą pomp obiegowych pola kolektorów R1 i R2 za pomocą odczytów temperatur z czujników S1, S2 i S5; podgrzewanie dwóch odbiorców ciepła jednocześnie za pomocą pomp obiegowych R1 oraz R2 w zależności od odczytów temperatur z czujników S2 i S5; sterowanie pracą pompy obiegowej R3 funkcji przegrzania codziennego w zależności od odczytu temperatury z czujnika S4, bądź nastawionego czasu załączenia funkcji przegrzania codziennego; temperatur z czujników S8 i S7; podwyższenie temperatury powrotu z instalacji central-
nego ogrzewania przez instalację słoneczną za pomocą zaworu trójdrogowego R5 w zależności od odczytów temperatur z czujników S3 i S6. Schemat 5 (rys. 14) Schemat 5 ilustruje pracę pola kolektorów słonecznych z kombinowanym zasobnikiem słonecznym służącym do podgrzewania c.w.u. oraz wspomagania c.o. poprzez podniesienie temperatury powrotu z instalacji centralnego ogrzewania. sterowanie pracą pomy obiegowej pola kolektorów R1 za pomocą odczytów temperatur z czujników S1 i S2; c.w.u., w zależności od odczytów temperatur z czujników temperatur z czujników S8 i S7; podwyższenie temperatury powrotu z instalacji centralnego ogrzewania przez instalację słoneczną za pomocą zaworu trójdrogowego R5 w zależności od odczytów temperatur z czujników S3 i S6. Podsumowanie Jako potencjalni użytkownicy instalacji słonecznej, którą można zastosować do podgrzania ciepłej wody użytkowej, wspomagania centralnego ogrzewania czy podgrzania wody w basenie oczekujemy jej inteligentnego sterowania oraz prostej obsługi. Omówione wyżej systemy regulacji instalacji słonecznych typu Logamatic SC firmy Buderus niewątpliwie spełniają te oczekiwania poprzez umiejętność dostosowania się do każdej konfiguracji instalacji słonecznej oraz dzięki zaawansowanej technologii komunikowania się z elementami instalacji słonecznej z jednej platformy sterowania, wpływając tym samym na sprawność i łatwość ich zarządzania. Istotnym elementem regulatorów słonecznych typu Logamatic SC jes duży, czytelny wyświetlacz, który ułatwia podgląd parametrów pracy danej instalacji, a jego przejrzysty panel sterowania umożliwia prosty przegląd funkcji i ewentualną zmianę ich ustawień. &