Grzałka elektryczna na powrocie kotła Defro, Heiztechnik, Kostrzewa zasilana z fotowoltaiki – schemat montażu

Pytanie

Czy mozna włożyć grzałkę elektryczną do pieca na ekogroszek co na powrocie a y wykorzystać energię z paneli fotowoltaicznych Daj też rysunki jak to zamontowac

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak, można (i coraz częściej się to robi) zainstalować grzałkę elektryczną na rurze powrotnej instalacji c.o. z kotłem na ekogroszek, aby zużywać nadwyżki energii z fotowoltaiki.
• Wymaga to: odpowiednio dobranej grzałki, sterownika „PV → grzałka”, poprawnego włączenia hydraulicznego i pełnego zestawu zabezpieczeń elektrycznych oraz termicznych.

Szczegółowa analiza problemu

1. Dlaczego powrót?

1. Woda wracająca z obiegu ma najniższą temperaturę, więc każda dostarczona tu energia jest wykorzystana w 100 %.
2. Podgrzanie powrotu zmniejsza różnicę temperatur ΔT na kotle, co:
   • ogranicza jego cykle rozpalania,
   • chroni wymiennik przed korozją niskotemperaturową,
   • obniża zużycie ekogroszku.

2. Hydraulika

Opcja A – T-rurka z tuleją grzałki (najprostsza):

                               zasilanie CO
                                  ↑
[grzejniki/podłogówka] ←── pompa ─┘
                                  |
                                  v
                           +-----------------+
                           |  KOCIOŁ EKOGR.  |
                           +---------+-------+
                                     | powrót ↓
          (1) Zawór odcinający  ─┐
                                 │
 (2) Trójnik/Mufa  →  [GRZAŁKA]--┤
                                 │
          (3) Zawór odcinający  ─┘
                                     ↓ dalej do kotła

• (1)(3) zawory umożliwiają wymianę grzałki bez spuszczania instalacji.
• Wspawać tuleję/grzejnik lub wkręcić gotowy trójnik 1½".
• Za grzałką – zawór zwrotny, jeżeli istnieje obieg równoległy (np. bufor, mieszacz).

Opcja B – mały bufor (lepsza z punktu widzenia strat):
grzałka wkręcona w 50–100 l zbiornik sprzęgający na powrocie. Otrzymujemy dodatkową pojemność cieplną i lepszą pracę modulowaną grzałki.

3. Dobór grzałki

• Typ: zanurzeniowa, gwint 1½", długość ≤ ⅔ średnicy rury/bufora, stal 316 L.
• Moc orientacyjna = 0,4 … 0,6 kW na każdy 1 kWp fotowoltaiki (dla instalacji on-grid PL, net-billing).
  Przykład: PV 8 kWp ⇒ grzałka 3 kW (lub 2 × 1,5 kW z przełączaniem).
• Jeżeli falownik 3-fazowy – rozważyć grzałkę trójfazową 3 × 1–2 kW, sterowaną stopniowo.

4. Integracja elektryczna

ASCII-schemat blokowy:

                  PANELE PV
                     ↓ DC
       +-------------------------------+
       | INWERTER on-grid / hybrid     |
       +--+------------+--------------+
          | AC~        | komunikacja
  Rozdzielnica domowa  | (Modbus, CT)
          |            |
      ODBIORNIKI         +----------------+
   (lodówka, AGD…)       |   STEROWNIK    |  np. MyEnergi Eddi,
          |              |  "power-diverter"  Wattrouter, Sofar K-Box
          |              +----+-----------+
          |                   |
          |        stycznik/SSR/PWM (płynna regulacja)
          |                   |
   RCD 30 mA  →  MCB 16 A  →  GRZAŁKA 230 V / 400 V

Zasada: sterownik mierzy przepływ energii (przekładnik CT na przewodzie zasilania). Gdy eksport > progowego, załącza lub moduluje grzałkę tak, aby eksport spadł do zera.

5. Zabezpieczenia

• RCD 30 mA typu A lub F, MCB dobrany do mocy (B16 dla 3 kW 1-faz).
• Termostat przylgowy 85 °C w szeregu z grzałką.
• Czujnik przepływu lub współpraca z pompą CO – blokada pracy „na sucho”.
• Zawór bezpieczeństwa 3 bar na odcinku z grzałką + naczynie wzbiorcze zgodnie z PN-EN 12828.

6. Sterowanie temperaturą

• Logika podwójna:
  1) priorytet nadwyżki PV (sterownik energii),
  2) limit temperatury wody (termostat/sonda na powrocie lub w buforze).
• Jeśli ΔT powrót–zasilanie < 10 K, kocioł może wejść w tryb podtrzymania – wymaga korekty ustawień sterownika kotła (histereza).

7. Parametry pracy (orientacyjne)

Dla przepływu 1000 l/h (≈ 0,28 l/s) podgrzanie o ΔT z grzałki 3 kW:
$$\mathrm{\Delta }T=\frac{P}{c_p\cdot \dot{m}}=\frac{3000\text{W}}{4180\text{J/(kg·K)}\cdot 0,28\text{kg/s}}\approx 2,6{}^{\circ }\text{C}$$ czyli grzałka realnie „podnosi” powrót o ≈ 3 K przy pełnej mocy – wystarczy, by kocioł ograniczył dawkę paliwa.

Aktualne informacje i trendy

• Net-billing 2024 PL: opłacalność autokonsumpcji > oddawanie do sieci (ok. 30 gr/kWh vs 90 gr za zakup).
• Divertery z modulacją fazową (Triac/SCR) wypierają proste styczniki – płynnie dopasowują moc (EASTRON SDM630, Shelly EM + SSR, MyEnergi Eddi).
• Kotły na paliwa stałe mogą być zastępowane przez pompy ciepła; grzałka z PV to tani „pomost” przed modernizacją.
• Coraz popularniejsze bufory CO 100–200 l z wkręcaną grzałką + wężownicą dla pompy ciepła – łatwa rozbudowa w przyszłości.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Grzałka pracuje z cos φ ≈ 1 – brak kar za moc bierną.
• Nie istnieje „odzysk” bezpośredni DC → grzałka (choć możliwe przy regulatorach MPPT-dump load), ale w systemie on-grid bardziej opłaca się AC.
• Dobrą analogią jest grzanie CWU w bojlerze elektrycznym, tylko tu zamiast 60 °C mamy 40–55 °C na powrocie CO.

Aspekty etyczne i prawne

• Modyfikacja kotła może naruszyć gwarancję; montaż grzałki w rurze/buforze (poza korpusem kotła) zwykle jej nie zrywa.
• Prace elektryczne – wymóg uprawnień SEP „E” + „D”.
• Od lipca 2023 nowe kotły na węgiel nie uzyskują dotacji; inwestycja w PV-grzałkę zmniejsza emisję, wpisuje się w cel dekarbonizacji.

Praktyczne wskazówki

1. Upewnij się, że w rurze powrotnej jest ≥ 180 mm prostego odcinka (tuleja grzałki).
2. Owiń odcinek z grzałką otuliną λ ≤ 0,04 W/mK.
3. Ustal parametry divertera: histereza 50 W, minimalny czas podtrzymania 10 s – redukuje klikanie stycznika.
4. Test szczelności po wspawaniu mufy – 0,3 MPa/30 min.
5. W sezonie letnim grzałka może pełnić funkcję „ochrony kotła” przed kondensacją przy krótkich dogrzewach CWU.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zimą nadwyżki PV są małe; grzałka realnie pracuje ≈ ⅔ roku.
• Przy bardzo małym przepływie (zawory termostatyczne pozamykane) ryzyko lokalnego przegrzania – wtedy wymuszone obejście (bypass) lub pompa kotłowa.
• Alternatywny kierunek: grzanie tylko zasobnika CWU – prostsze, ale nie ogranicza pracy kotła gdy nie ma potrzeby CWU.

Sugestie dalszych badań

• Analiza ekonomiczna: porównanie grzałka + PV vs mała powietrzna pompa ciepła monoblok.
• Test różnych algorytmów divertera (ang. „peak-shaving” vs „zero-export”).
• Wpływ modulacji fazowej na emisję wyższych harmonicznych (THD) – pomiary w realnej instalacji.

Krótkie podsumowanie

Zamontowanie grzałki elektrycznej na powrocie kotła na ekogroszek i zasilanie jej nadwyżkami z paneli PV jest technicznie proste, stosunkowo tanie i szybko się zwraca (maksymalizacja autokonsumpcji). Wymaga jednak: • starannie dobranej mocy i lokalizacji grzałki,
• inteligentnego sterowania nadwyżkami,
• pełnych zabezpieczeń elektrycznych/hydraulicznych.
Zalecana jest konsultacja z certyfikowanym instalatorem – dobrze zaprojektowany układ zmniejszy spalanie ekogroszku, wydłuży żywotność kotła i ograniczy emisję, a przy tym pozostanie kompatybilny z przyszłą rozbudową (bufor, pompa ciepła).