Tani sposób na precyzyjny pomiar: Test termometrów z sondą za 5 zł w rozbudowanym buforze ciepła

Zarządzanie nowoczesną kotłownią z kotłem zgazowującym drewno wymaga dokładnej wiedzy o ilości zgromadzonej energii. Standardowe sterowniki instalowane fabrycznie na kotłach podają zazwyczaj tylko dwa parametry: temperaturę na samej górze oraz na samym dole zbiornika akumulacyjnego. Co jednak dzieje się w środku gigantycznego walca z wodą? W tym artykule przeprowadzimy eksperyment z tanimi termometrami panelowymi z sondą, sprawdzając, czy elektronika za ułamek ceny profesjonalnych systemów pozwoli nam okiełznać zjawisko stratyfikacji. Obejrzyj nasz najnowszy film na YouTube i zobacz przebieg testu na żywo!

Zapraszamy do regularnego odwiedzania oraz subskrybowania naszego oficjalnego kanału, gdzie dzielimy się techniczną wiedzą i sprawdzonymi patentami: https://www.youtube.com/@MetalBlazePL.

 

Zjawisko stratyfikacji, czyli dlaczego dwa czujniki to za mało?

W zaawansowanych instalacjach grzewczych woda w buforze ciepła układa się warstwowo pod wpływem różnicy gęstości – zjawisko to w fizyce nazywamy stratyfikacją termiczną. Ciepła woda, jako lżejsza, gromadzi się w najwyższych partiach zbiornika, podczas gdy chłodna opada na dno. Posiadanie odczytu wyłącznie z góry i z dołu bufora tworzy ogromną strefę niewiedzy.

Nie znając temperatury w połowie wysokości zbiornika, trudno precyzyjnie oszacować, ile biomasy należy jeszcze dołożyć do komory spalania, aby w pełni naładować akumulator energii, jednocześnie go nie przegrzewając. Pomysł na rozwiązanie tego problemu podsunął w komentarzach jeden z naszych widzów (youtuber Aldente), proponując zastosowanie tanich, miniaturowych termometrów cyfrowych z zewnętrzną sondą na przewodzie.

Kalibracja "budżetowej" elektroniki i wyzwania montażowe

Do testu zakupiliśmy 10 sztuk budżetowych termometrów (koszt jednej sztuki to zaledwie około 5 zł). Zanim sensory trafiły pod izolację, poddaliśmy je wstępnej weryfikacji. Rozłożone na płaskiej powierzchni w identycznych warunkach otoczenia wykazały rozbieżności pomiarowe rzędu zaledwie 0,5°C do 1°C. Dla potrzeb kontroli domowej kotłowni taka powtarzalność jest w zupełności wystarczająca. Trzy sztuki delikatnie zawyżające odczyty zostały wytypowane do montażu w najchłodniejszych, dolnych partiach instalacji.

Największym wyzwaniem technicznym okazała się gruba, 10-centymetrowa warstwa otuliny termoizolacyjnej chroniącej bufory. Aby dotrzeć bezpośrednio do stalowej ściany zbiornika bez niszczenia poszycia, użyliśmy długich szczypiec akwarystycznych. Za ich pomocą precyzyjnie wsunęliśmy metalowe sondy głęboko pod ocieplenie, dociskając je bezpośrednio do metalu i zabezpieczając przewody taśmą montażową na zewnątrz.

Postaw kawę za:

8 zł15 zł25 zł

Analiza spiętrzenia wody w trakcie pracy kotła

Eksperyment pomiarowy przeprowadziliśmy podczas palenia drobnym drewnem świerkowym przy wyłączonych pompach obiegowych centralnego ogrzewania, co pozwoliło na niczym niezakłóconą obserwację naturalnego rozkładu temperatur. Po niespełna trzech godzinach pracy kotła, sterownik główny wskazywał ogólny poziom naładowania buforów na poziomie 40%.

Dzięki nowym, gęsto rozmieszczonym czujnikom uzyskaliśmy fascynujący, trójwymiarowy podgląd termiczny całego wielozbiornikowego układu. Poniższa tabela przedstawia szczegółowe odczyty w poszczególnych strefach pomiarowych trzech połączonych buforów w szczytowym momencie testu:

Pozycja czujnika na zbiorniku	Bufor nr 1 (Najbliżej kotła)	Bufor nr 2 (Środkowy)	Bufor nr 3 (Ostatni w układzie)
Góra zbiornika	72°C	70°C	70°C
Powyżej połowy wysokości	--	65°C	55°C
Poniżej połowy wysokości	25°C	24°C	23°C
Dół zbiornika	--	19°C	19°C

Pomiary te uwidoczniły niesamowicie ostrą granicę termiczną. Podczas gdy górne strefy buforów były dosłownie gorące (temperatury rzędu 70-72°C bez problemu parzyły dłoń przytkniętą do nieizolowanych króćców), to zaledwie kilkadziesiąt centymetrów niżej woda miała zaledwie 23-25°C. Zjawisko to potwierdza, że woda w buforze nie miesza się równomiernie, lecz tworzy przemieszczający się w dół tłok gorącego medium.

Podsumowanie: Czy warto wdrożyć budżetowy pomiar?

Eksperyment pokazał, że nie trzeba wydawać setek złotych na rozbudowane systemy automatyki, aby zyskać pełną kontrolę nad dynamiką warstwowania wody w kotłowni. Tanie termometry z sondą zdały egzamin z wyróżnieniem.

• Plusy: Ekstremalnie niski koszt inwestycji (ok. 5 zł za punkt pomiarowy); wysoka czytelność i prostota interpretacji danych; wystarczająca dokładność na poziomie jednego stopnia Celsjusza; możliwość precyzyjnego oszacowania wolnego miejsca na energię w buforze.
• Minusy: Estetyka montażu oparta na taśmie (prowizoryczny wygląd); konieczność ręcznego przeciskania sond przez grubą izolację; brak integracji ze sterownikiem głównym kotła (odczyt wyłącznie wizualny na panelach).

Obejrzyj pełne nagranie z montażu i testu

Chcesz zobaczyć, jak dokładnie wyglądało przeciskanie sond pod otulinę, jak zachowywały się termometry tuż po rozpakowaniu oraz jak prezentuje się kompletny podgląd na całą baterię buforów?