Węzeł cieplny jest istotnym elementem sieci ciepłowniczej, gdyż jego działanie zapewnia efektywne i bezpieczne przekazanie energii cieplnej od dostawcy do odbiorcy. W naszym artykule przeczytasz o rodzajach, funkcjach i znaczeniu w sieciach ciepłowniczych węzłów cieplnych. Ponadto dowiesz się między innymi o tym, jakie zalety mają kompaktowe węzły cieplne oraz dlaczego warto je zastosować w domach jednorodzinnych.

Czym jest i jaką pełni funkcję węzeł cieplny

Sieci ciepłownicze, zwane też systemami centralnego ogrzewania dostarczają duże ilości ciepła na odległość kilku, a nawet kilkudziesięciu kilometrów. W sieci centralnego ogrzewania ciepło wytwarzane w elektrociepłowni przesyłane jest przez sieć izolowanych rur do docelowych budynków.

W procesie przekazywania ciepła istotną rolę odgrywa węzeł cieplny, który znajduje się na styku wewnętrznej instalacji grzewczej budynku i sieci zewnętrznej, dostarczającej energię cieplną.

Węzłem cieplnym lub ciepłowniczym nazywa się instalację połączonych ze sobą urządzeń regulujących ciepło przekazywane w sieci ciepłowniczej do końcowych instalacji odbiorczych w budynku.

Głównym zadaniem węzła ciepłowniczego jest rozdzielanie ciepła do poszczególnych gałęzi odbiorczych sieci ciepłowniczej. Węzeł cieplny przekształca występujące w czynniku grzewczym wysokie parametry na niższe (odpowiednie dla instalacji c.o. i ciepłej wody użytkowej) wartości temperatury i ciśnienia.

Ponadto węzeł cieplny reguluje czynnik grzewczy oraz kontroluje pracę poszczególnych urządzeń pod względem bezpieczeństwa. W związku z tym w węźle cieplnym znajduje się kilka komponentów, które umożliwiają przebieg całego procesu.

Zasady działania i komponenty węzłów cieplnych

Węzeł cieplny składa się z kilku głównych komponentów wpływających na jego efektywność działania. W zależności od rodzaju węzła cieplnego elementy wchodzące w jego skład mogą się różnić od siebie, ale w większości typów węzłów znajdują się takie komponenty jak:

• wymiennik ciepła — wymiennik ciepła służy do przenoszenia ciepła z jednego medium pochodzącego z sieci ciepłowniczej (np. gorącej wody) do medium znajdującego się w instalacji grzewczej budynku (zwykle woda);
• pompa obiegowa — pompa do c.o. w węźle cieplnym służy do utrzymania ciągłego przepływu wody przez instalację grzewczą. Dzięki pompie ciepło jest równomiernie przekazywane do wszystkich części budynku. Pompa obiegowa najczęściej posiada sterowanie elektroniczne, pomagające precyzyjnie regulować przepływ wody;
• zawory — w węźle cieplnym znajduje się kilka rodzajów zaworów umożliwiających regulację przepływu ciepłej wody. Dzięki zaworom można więc dostosować ilość dostarczanego ciepła do bieżących potrzeb, a co za tym idzie zwiększyć efektywność systemu grzewczego;
• licznik ciepła — licznik ciepła w węźle ciepłowniczym monitoruje i rozlicza ilość wykorzystywanego ciepła. Dzięki licznikowi dostawca energii może dokładnie obliczyć i rozliczyć zużycie energii danego odbiorcy;
• filtry — zamontowane w węźle cieplnym filtry służą do oczyszczania wody przepływającej przez system, co zwiększa efektywność i niezawodność jego działania;

Rodzaje węzłów cieplnych

Rodzaje węzłów ciepłowniczych klasyfikowane według kilku kryteriów w zależności między innymi od ich funkcji, zasady działania czy zastosowania w sieci ciepłowniczej.

Podział ze względu na sposób połączenia sieci zewnętrznej z wewnętrzną

• węzły pośrednie — zwane także wymiennikowymi węzłami z powodu zastosowania w nich wymienników ciepła. W węzłach pośrednich ciepło przenoszone jest z medium sieci ciepłowniczej do wody użytkowej znajdującej się w instalacji odbiorcy. Zastosowany w węźle wymiennik pozwala na przepływ ciepła między tymi dwoma obiegami bez ich bezpośredniego kontaktu;
• węzły bezpośrednie – nie posiadają wymiennika ciepła, w związku z tym medium z sieci ciepłowniczej płynie bezpośrednio do instalacji wewnętrznej budynku.

Podział ze względu na liczbę podłączonych budynków:

• węzły indywidualne — są montowane w indywidualnych budynkach, najczęściej w domach jednorodzinnych. Węzeł cieplny w domu jednorodzinnym, można zaprojektować tak, aby optymalnie dostosować go do potrzeb danego budynku. Dzięki czemu można zapewnić oszczędność energii i pieniędzy oraz bezpieczeństwo użytkowania;

węzły grupowe — dostarczają ciepła do grupy budynków, takich jak osiedle domów jednorodzinnych, w których jeden grupowy węzeł cieplny obsługuje kilka domów. Dzięki temu rozwiązaniu obniżone zostają koszty instalacji i obsługi instalacji c.o. oraz ciepłej wody użytkowej;

• węzły centralne — to duże i najbardziej skomplikowane węzły cieplne stosowane w celu dostarczenia ciepła do wielu budynków, np. osiedli bloków mieszkalnych, czy całych kompleksów budynków użytkowych. Zastosowanie centralnego węzła cieplnego w bloku mieszkalnym pozwala na dużą efektywność energetyczną i ekonomiczną instalacji cieplnej.

Podział ze względu na zastosowanie (rodzaj pełnionej funkcji)

• węzły jednofunkcyjne (centralnego ogrzewania) – to węzły, cieplne, które dostarczają ciepło jedynie do instalacji centralnego ogrzewania. Węzły jednofunkcyjne są najprostszym typem węzłów cieplnych i składają się najczęściej z podstawowych komponentów takich jak: wymiennik ciepła, pompa obiegowa i zawory;
• węzły dwufunkcyjne — węzły cieplne dwufunkcyjne dostarczają ciepło zarówno do instalacji c.o. jak i do systemu podgrzewania wody użytkowej. Węzły dwufunkcyjne posiadają dwa wymienniki ciepła jeden służący do ogrzewania i drugi podgrzewający wodę.

Poza wymienionymi wyżej podziałami węzły cieplne klasyfikowane są także ze względu: na liczbę stref ciepłej wody (węzły jednostopniowe i dwustopniowe), układ połączeń (węzły równoległe, szeregowe, szeregowo-równoległe i węzły szeregowo-szeregowe) oraz rodzaj medium (gorąca woda lub para).

Kompaktowe węzły cieplne

Kompaktowe węzły cieplne (jak sama nazwa wskazuje), są zminiaturyzowanymi wersjami tradycyjnych węzłów cieplnych. Węzły cieplne kompaktowe łączą wszystkie niezbędne komponenty w jednym, niedużym i łatwym do zarządzania module. Zaletami kompaktowych węzłów cieplnych są przede wszystkim:

• oszczędność miejsca — dzięki niewielkim rozmiarom, kompaktowe węzły cieplne idealnie sprawdzają się w małych budynkach takich jak: domy jednorodzinne, mieszkania, biura;
• prostota instalacji — kompaktowe węzły cieplne sprzedawane są w formie gotowych do instalacji modułów. W związku z czym ich instalacja jest prosta i szybka oraz nie wymaga tylu specjalistycznych umiejętności co montaż tradycyjnych węzłów cieplnych;
• łatwość serwisowania — zaletą kompaktowości węzłów cieplnych jest także proste i wygodne serwisowanie wszystkich komponentów urządzenia;
• duża efektywność energetyczna — większość kompaktowych węzłów cieplnych posiada zaawansowane funkcje regulacji i sterowania. Dzięki czemu pozwalają one na optymalizację zużycia energii i zwiększenie efektywności energetycznej systemu grzewczego.

Kompaktowe węzły cieplne są więc atrakcyjnym rozwiązaniem szczególnie tam, gdzie ilość miejsca jest ograniczona. Dlatego stają się coraz bardziej popularne i znajdują się w ofercie wielu firm.

Węzeł cieplny — serwis i konserwacja

Właściwa konserwacja i serwis węzła cieplnego jest procesem, który dotyczy dbania o poszczególne elementy węzła i polega na:

• czyszczeniu wymiennika ciepła,
• konserwacji pompy obiegowej,
• kontroli szczelności i działania zaworów,
• czyszczeniu lub wymianie filtrów,
• sprawdzeniu szczelności wszystkich elementów (rur, łączeń),
• odczycie i kontroli działania licznika pobieranego ciepła.

Częstotliwość wykonywania konserwacji i serwisu zależy od modelu oraz warunków, w jakich pracuje dany węzeł cieplny. Ponadto warto stosować się do zaleceń producenta urządzenia, dotyczących serwisowania.

Węzeł cieplny — cena

Na cenę węzła cieplnego wpływa wiele czynników takich jak jego rodzaj, wielkość i liczba komponentów, zastosowanych rozwiązań oraz samego producenta. Ponadto do ceny węzła cieplnego może dochodzić koszt transportu i instalacji.

W 2023 roku średnie ceny węzłów cieplnych wynoszą od kilku tysięcy złotych, za podstawowe, małe urządzenia do domu jednorodzinnego, do nawet setek tysięcy złotych za duże, zaawansowane węzły stosowane przemysłowo.

Podsumowując, węzły cieplne pełnią funkcję „serca” współczesnych sieci ciepłowniczych, wpływając na efektywność i bezpieczeństwo podczas dostarczania ciepła do budynków.

Dzięki dostępności na rynku wielu rodzajów węzłów cieplnych mogą być one dopasowane do wielu warunków i potrzeb dostawcy oraz odbiorcy. Dlatego możliwe jest zapewnienie ogrzewania oraz dostarczanie ciepłej wody użytkowej zarówno do domów jednorodzinnych, jak i osiedli bloków mieszkalnych.

Ponadto odpowiednio dobrane węzły cieplne przyczyniają się do znacznych oszczędności energetycznych, co ma pozytywny wpływ na środowisko oraz nasz budżet.