Pułapki cieplne - jak wykorzystać je w praktyce?

 
Pułapka cieplna polega na zastosowaniu odpowiedniego układu rur – jest to rozwiązanie znane od dawna, jednak obecnie popadająca w zapomnienie. Zastosowanie pułapek wodnych jest rozwiązaniem stosunkowo prostym i skutecznym, wykorzystującym naturalne zjawisko wyporu termicznego. Pomimo że samo wykonanie pułapki cieplnej zabiera więcej czasu, działa ona samoczynnie, a całe rozwiązanie jest korzystne w dłuższej perspektywie czasu.

Zjawisko wyporu termicznego

Zjawisko wyporu termicznego występuje w cieczach o różnej temperaturze. W rurze wypełnionej wodą i podłączonej do zbiornika ciepłej wody, energia cieplna rozprasza się w różny sposób w zależności od tego, czy rura jest skierowana do góry, czy do dołu.
Ilustracja po lewej stronie przedstawia sytuację, w której rura jest skierowana do góry. Jest na niej widoczne zjawisko silnego rozpraszania energii cieplnej, spowodowane przez połączenie zjawisk wyporu termicznego i przewodności cieplnej. Niższa temperatura w tak ustawionej rurze jest osiągana dopiero w oddaleniu od źródła ciepła.
Na ilustracji po prawej stronie jest widoczna rura skierowana do dołu. W takim układzie przewodność cieplna działa wzdłuż rury, jednak siła wyporu termicznego działa w odwrotnym kierunku. Dzięki temu temperatura efektywnie obniża się wzdłuż rury. Właśnie w ten sposób działają pułapki cieplne.

Pułapki cieplne

Odpowiednie prowadzenie rur z ciepłą wodą powoduje powstanie pułapki cieplnej. Bariera termiczna zapobiega rozprzestrzenianiu się energii cieplnej wzdłuż rury z ciepłą wodą.
Zagięcie rury z ciepłą wodą na odcinku co najmniej 20 cm pozwala zatrzymać samoczynny obieg wody. Należy pamiętać, że do punktu zagięcia bariery termicznej ku dołowi temperatura nie spada zauważalnie. Temperatura zaczyna obniżać się jedynie w poziomym odcinku rury. Za pułapką cieplną naturalny obieg wody zatrzymuje się, a temperatura ulega rozproszeniu w tym miejscu jedynie na drodze przewodnictwa cieplnego wody i rur miedzianych.

 
Jeżeli zaginanie rur w instalacji jest niemożliwe, można zastosować zawory zwrotne. Spowodują one spowolnienie naturalnego obiegu wody, powodowanego przez energię cieplną. Takie rozwiązanie powoduje nieznacznie zwiększony opór przepływu w obwodzie.

Zastosowanie pułapki cieplnej

Zaleca się stosowanie pułapek cieplnych dla przedłużenia żywotności zaworów mieszających wody ciepłej ESBE z serii VTA, które są umieszczone na górnej pokrywie pojemnościowego podgrzewacza c.w.u. Umieszczenie zaworu na górnej pokrywie podgrzewacza c.w.u. sprawia, że jest on poddawany działaniu wysokich temperatur. W przypadku, kiedy ciepła woda jest stale pobierana, do instalacji dopływa także woda zimna, która schładza wodę do pożądanej temperatury, a jednocześnie chłodzi zawór. Jednak jeśli następują przerwy w poborze wody, zawór jest stale poddawany działaniu tylko wysokich temperatur. Powoduje to jego szybsze zużycie. Zastosowanie pułapki cieplnej spowoduje, że zawór będzie lepiej chłodzony w czasie, kiedy woda nie jest pobierana, a zawór nie pracuje. Dzięki temu warunki pracy zaworu będą lesze, a jego żywotność – dłuższa. Odległość pomiędzy pułapką cieplną a zaworem powinna być na tyle duża, by temperatura w rurze mogła spaść poniżej zadanej temperatury mieszania zaworu w czasie, gdy ciepła woda nie jest pobierana. Zaleca się zachowanie odległości co najmniej 50 cm od zagięcia rury ku dołowi do zaworu.

Zaleca się również stosowanie pułapki cieplnej między kotłem, a zbiornikiem akumulacyjnym. Zapobiega to cofaniu się wody ze zbiornika akumulacyjnego do kotła po jego wygaszeniu i ochłodzeniu. Dobrym sposobem na wykonanie pułapki cieplnej jest lekkie podniesienie rur od kotła do umieszczonego wyżej zbiornika akumulacyjnego. W najwyższym miejscu instalacji należy zainstalować zawór odpowietrzający. Jest to szczególnie ważne w przypadku pułapki cieplnej w instalacji, gdzie źródło ciepła znajduje się powyżej zbiornika akumulacyjnego, co często ma miejsce w przypadku kominków z płaszczem wodnym.