|
Význam ohrevu pitnej vody stúpa pri rastúcom
komforte a na druhej strane potrebe znižovať spotrebu energie.
Práve energia sa stáva rozhodujúcim kritériom pre návrh a
dimenzovanie spôsobu prípravy teplej vody. Často sa stáva,
že výkon potrebný na prípravu teplej vody prevyšuje výkon
potrebný na vykurovanie miestností.
Teplú
vodu možno získať viacerými spôsobmi. Navrhuje sa ten, ktorý
vyhovuje miestnym podmienkam, druhu stavby, kritériám na spotrebu
energie ako aj želaniu objednávateľa. Norma STN 83 0616 určuje
akostné požiadavky na teplú úžitkovú vodu.
Príprava teplej vody môže byť centrálna, skupinová alebo individuálna.
Pri centrálnej je z jedného tlakového ohrievača zásobovaný
teplou úžitkovou vodou celý dom, pri skupinovej jeden tlakový
ohrievač zásobuje iba susediace odberné miesta. Pri individuálnej
príprave je inštalovaný ohrievač bezprostredne pri každom
odbernom mieste.
Tieto spôsoby prípravy je možné riešiť akumulačnými čiže zásobníkovými
alebo prietokovými ohrievačmi. Všetky zariadenia a ich časti
musia spĺňať príslušné ustanovenia noriem STN 06 0803 a STN
06 0320. Pre jednotlivé spôsoby ohrevu podľa množstva použitej
tepelnej energie a podľa objemu teplej vody potrebnej v určitom
čase treba voliť vhodnú konštrukciu a veľkosť ohrievača. Tieto
zariadenia sa môžu vzájomne aj kombinovať.
Spôsoby ohrevu
vody
Ohrievače pre nízkoenergetické a pasívne domy
si volíme podľa rôznych hľadísk.
Podľa spôsobu ohrievania teplej vody si môžeme vybrať z jednotlivých
druhov akumulačných zariadení, ktoré ohrievajú alebo predzásobujú
ohriatou vodou tak, že ju môžeme kedykoľvek odobrať. Nádrž
má kvalitnú izoláciu, a preto sa voda môže udržiavať dlhší
čas bez väčšieho poklesu teploty. Tieto akumulačné ohrievače
sú konštruované ako otvorené tzv. beztlakové, pri ktorých
je nádrž vždy v spojení s okolitou atmosférou, a to cez jednoúčelovú
miešaciu batériu, a odber ohriatej vody sa môže realizovať
iba v mieste inštalácie nádrže. Existujú aj uzavreté tzv.
tlakové nádrže, pri ktorých je objem vody pod pretlakom vodovodného
rozvodu 0,6 MPa, a preto sa odber môže realizovať na viacerých
odberných miestach. Ich charakteristickou črtou je veľký objem
zásobníkového ohrievača, malý tepelný výkon ohrievača vody,
a tým aj dlhý čas ohrevu na prevádzkovú teplotu.
Pri akumulačnom spôsobe prípravy teplej vody môže byť ohrev
nepriamy, a to tak, že sa ohreje teplonosná látka v kotle
a táto potom prúdi v ohrevných vložkách do zásobníka a ohrieva
pitnú vodu, z ktorej sa stáva teplá úžitková voda, alebo priamy,
kde sa priamo zohrieva časť povrchu zásobníka, v ktorom je
teplá voda. Príprava teplej vody akumulačným spôsobom môže
byť v elektrickom či v plynovom zásobníkovom ohrievači alebo
v zásobníkovom ohrievači s ohrevnou teplovodnou alebo parnou
vložkou.
Medzi základné výhody akumulačných ohrievačov by sme mohli
zaradiť, že sú menej investične náročné, ponúkajú možnosť
kombinácie s obnoviteľnými zdrojmi energie, či už so slnečnými
kolektormi alebo tepelnými čerpadlami. Centrálna regulácia
výstupnej teploty je tiež zaujímavým prvkom akumulačných systémov
a nesmieme zabudnúť ani na možnosť pokrytia nárazového odberu
teplej vody.
Treba spomenúť aj nevýhody akumulačných ohrievačov, medzi
ktoré určite patria vyššie tepelné straty hlavne pri dlhých
rozvodoch alebo vtedy, ak sú ohrievače umiestnené v chladných
miestnostiach, ale aj väčšie nároky na priestor a spôsob inštalácie.
Treba ešte pripomenúť, že pri nastavení ohrevu vody nad 55
°C sa vytvára vodný kameň, ktorý neskôr spôsobuje spomalenie
ohrevu, a tým aj zvýšenie spotreby energie a poškodenie telesa.
Zásobníkový čiže akumulačný ohrev sa používa aj vtedy, ak
nie je zdroj tepla trvalo k dispozícii, napr. pri využívaní
solárnej energie alebo ohrevu prostredníctvom pevných palív,
a tiež vtedy, ak nie je zdroj tepla dostatočne výkonný na
prietokový ohrev, napr. pri tepelnom čerpadle.
Prietokové systémy
Prietokové
ohrievače vody majú tú výhodu, že umožňujú okamžité ohriatie
vody jej prietokom cez ohrievací blok. Charakteristickou črtou
je minimálny objem nádrže, vysoký tepelný výkon ohrievača,
a tým aj veľmi krátky čas ohrevu na dosiahnutie prevádzkovej
teploty vody.
Najčastejšie ide o prietokový výmenník tepla, kde je zdroj
vykurovacia voda alebo prietokový elektrický ohrievač. Ak
ide o jedno alebo dve odberné miesta, tak môže byť takýto
ohrievač výhodný, pretože užívateľ má teplú vodu okamžite
k dispozícií. Na druhej strane, ak je spotrebič napojený na
viac odberných miest, môže nastať výrazné kolísanie teploty
vody, najmä v prípade, ak sú v prevádzke odberné miesta striedavo.
Medzi základné výhody prietokových ohrievačov
určite patrí úspora v dĺžke potrubného rozvodu, minimálne
tepelné straty a malé nároky na priestor.
Prietokové ohrievače majú aj svoje nevýhody, a to väčšie investičné
náklady, sú citlivé na tvrdosť vody, viac poruchové a vyžadujú
častejšiu údržbu. Ak ohrievame vodu miestnym ohrevom, odpadá
rozvodná sieť v dome a možno si pripraviť akékoľvek množstvo
vody s ľubovoľnou teplotou v čase, ktorý nám vyhovuje. Nevýhodou
niektorých systémov miestneho ohrievania je obmedzené množstvo
vody, ktoré možno za hodinu ohriať.
Zmiešané spôsoby
ohrevu
Aj
u nás bežný zásobníkový ohrev sa postupne nahrádza zmiešaným
ohrevom, čo je vlastne kombinácia prietokového a zásobníkového
systému alebo prietokový ohrev s jedným či s viacerými vykurovacími
zdrojmi. Charakteristickou črtou prípravy teplej vody zmiešaným
spôsobom je menší objem zásobnej nádrže, vysoký tepelný výkon
ohrievača, a tým aj omnoho kratší čas ohrevu, potrebný na
dosiahnutie prevádzkovej teploty vody, napríklad v zásobníkovom
ohrievači s externým výmenníkom tepla a so zdrojom tepla z
vykurovacej vody a so zásobnou nádržou.
Medzi ďalšie kombinácie zmiešaného odberu vody patria plynový
zásobník s priamym ohrevom vody, zásobník s plynovým kotlom
s nepriamym ohrevom vody alebo malý elektrický zásobník so
zvýšeným výkonom ohrievanej vložky. Všetky systémy na prípravu
teplej vody sú vyrábané pre všetky druhy získavania energie.
Či už sú to ohrievače na tuhé palivá, plynové ohrievače, elektrické
ohrievače, ohrievače na solárny ohrev alebo ich kombinácie.
Spôsoby ohrevu teplej vody teda môžeme podľa počtu primárnych
zdrojov energie navrhnúť ako jednoduché alebo kombinované.
Jednoduché sa používajú hlavne tam, kde je zabezpečená nepretržitá
dodávka energie. Kombinované sa používajú vtedy, ak chceme
využívať viac druhov energie, napr. plyn a elektrinu, pevné
palivá a elektrinu, pevné palivá a solárnu energiu, solárnu
energiu a plyn a pod.
Alternatívne riešenia
V
snahe o úspornú prípravu teplej úžitkovej vody sa zvyšuje
požiadavka na použitie alternatívnych zdrojov energie, a to
najmä solárnych systémov a tepelných čerpadiel. Tým vzrastá
potreba kvalitnej akumulácie získanej energie.
Ohrev pitnej vody sa najčastejšie rieši
formou využitia solárneho tepla. Spotrebu teplej vody, ktorá
sa celoročne pohybuje na približne rovnakej úrovni, je efektívne
skombinovať s možnosťou získavania tepla zo solárnej energie.
Dokonca v letnom období možno spotrebu energie na ohrev pitnej
vody úplne pokryť prostredníctvom energie získanej zo slnka.
Trh ponúka kompletné zostavy na ohrev pitnej vody až po zložitejšie
systémy, ktoré dokonale využívajú solárnu energiu. Výber závisí
aj od požiadaviek investora. Solárny systém je vlastne zariadenie
na ohrev teplej vody rovnako ako klasický bojler, prietokový
ohrievač alebo kombinovaný kotol.
Kvalitný systém sa skladá zo solárnych kolektorov,
zásobníkov na ohrev pitnej vody, z dopravných staníc na prenos
solárnej energie a z kolektoru pre odberné miesto. Ďalej musí
obsahovať prvky pre inštaláciu a montáž a kvalitnú regulačnú
i riadiacu techniku. Solárne zariadenia sa dajú pripojiť k
ľubovoľnému zdroju teplej vody, k elektrickému, plynovému,
olejovému kotlu alebo aj ku kotlu na pevné palivo.
Druhy solárnych
systémov
Medzi
najjednoduchšie solárne systémy určite patrí zariadenie na
ohrev vody samotiažou, čiže gravitačný systém, ktorý nepotrebuje
čerpadlá ani reguláciu. Skladá sa z kolektora, nad ktorým
je umiestnená nádrž. Voda sa ohrieva priamo v kolektore a
putuje hore do hornej časti izolovanej nádrže. Tým vytlačí
studenú vodu zo spodnej časti nádrže späť do kolektoru. Za
slnečného počasia ohreje tento systém 50 litrov vody na 70
°C za 3 - 4 hodiny. Hodí sa pri sezónnych zásobovaniach teplou
vodou alebo ako predohrev pri klasických spôsoboch ohrevu.
Ďalšou možnosťou je solárny zásobník. Objem
solárneho zásobníka je priamoúmerný veľkosti spotreby teplej
úžitkovej vody. S veľkosťou zásobníka sa zväčšuje aj potrebná
plocha solárnych panelov.
Ďalší
solárny systém predstavuje štandardný typ, ktorý je najčastejšie
používaný ako prídavný ohrev teplej úžitkovej vody. Systém
obsahuje jeden alebo dva solárne kolektory na streche, zásobník
a domovú reguláciu.
Kolektor vystavený slnečnému žiareniu odoberá slnečnú energiu
a prostredníctvom cirkulácie ohrievaného média je energia
prenášaná do zásobníka. Predhriata voda je potom distribuovaná
cez ohrievací systém k odberným miestam.
Iným druhom solárneho systému je použitie solárneho bojleru,
v ktorom je v jeho hornej časti zabudovaný prídavný výmenník.
Tento je cez trojcestný ventil pripojený na kotol na vykurovanie.
V tomto prípade je požadovaná teplota teplej úžitkovej vody
vždy zaistená, a to v hornej časti bojleru.
Regulácia solárnych systémov môže byť nastavená na manuálny
alebo automatický režim. Manuálne riadenie je určené hlavne
pre servisnú činnosť a kontrolu funkcie systému. Nesmieme
zabúdať ani na termostatický zmiešavací ventil na dosiahnutie
max. výstupnej teploty vody 60 °C, pretože teplota v zásobníku
môže dosiahnuť aj 90 °C.
Zásady návrhu
Dôležitou
súčasťou systému musí byť kvalitný zásobník teplej úžitkovej
vody. Solárne zásobníkové ohrievače využívajú na ohrev vody
solárne kolektory, a preto je najdôležitejšie akumulovať v
zásobníkoch čo najväčšie množstvo teplej vody a čo najdlhšie
ho udržať na potrebnej teplote, aby počas denného a večerného
odberu nedochádzalo k štartovaniu doplnkového zdroja.
Možnosť ohrevu pitnej vody solárnou energiou vyžaduje inštaláciu
bivalentných zásobníkov na pitnú vodu, t. j. s dvoma výmenníkmi
tepla, a to pre solárnu energiu a na ohrev vody konvenčným
spôsobom (napríklad prostredníctvom plynového kotla, či kotla
na biomasu a podobne) alebo termosifónových zásobníkov. Kvalitné
ohrievače, ktoré sú použiteľné aj pre solárne systémy, majú
hrdlo, ktoré je umiestnené nad spodným výmenníkom na montáž
pomocnej elektrickej vykurovacej jednotky.
Voľba typu zásobníka závisí od spôsobu použitia, či ide o
ohrev teplej vody, podporu vykurovania alebo ohrev bazénu,
a od veľkosti jeho objemu vzhľadom na počet inštalovaných
kolektorov. Výrobcovia ponúkajú veľa druhov solárnych zásobníkových
ohrievačov od bivalentných cez termosifónové a akumulačné
až po kombinované, ktoré sa dajú použiť nielen na prípravu
teplej vody, ale aj na podporu vykurovania.
Bivalentné zásobníky premiešavajú pri ohreve pitnej vody solárnym
výmenníkom celý objem vody. Pri termosifónovom zásobníku solárny
výmenník ohrieva iba relatívne malé množstvo vody skoro až
na teplotu solárneho výstupu. Ohriata teplá voda stúpa cez
teplovodnú rúrku a sifón priamo do pohotovostnej časti, a
preto sa pri normálnej intenzite slnečného žiarenia v krátkom
čase dosiahne požadovaná teplota, čím sa ďalej znižuje potreba
dohrievania pitnej vody v zásobníku konvenčným zdrojom tepla.
Dôležitou súčasťou solárneho systému je solárna stanica, ktorá
združuje regulačné a poistné vybavenie solárneho okruhu. Jej
súčasťou by malo byť solárne čerpadlo, poistný ventil, spätný
ventil, tlakomer, 2 teplomery s integrovaným guľovým uzáverom
na výstupe a spiatočke a mala by byť dobre tepelne izolovaná.
Ak si to investor vyžaduje, regulácia solárneho okruhu sa
dá integrovať do regulačného prístroja kotla.
Správna voľba
Pri
voľbe najvhodnejšieho systému v danom objekte sa vychádza
z počtu osôb, ktoré ho používajú alebo budú používať. Na jednu
osobu je potrebné priemerne 40 l teplej vody denne s teplotou
45 °C. Priemerná 4-členná rodina potrebuje minimálne 160 litrový
solárny zásobník. Z toho vychádza, že optimálny systém tvoria
minimálne 2 kolektory pri priemernom výkone jedného 1,2 až
1,4 kW.
Ak by sme chceli využívať systém nielen na prípravu teplej
úžitkovej vody, ale napríklad aj na podporu vykurovania alebo
na temperovanie, tak počet kolektorov sa dá kedykoľvek doplniť.
Zvyčajne to nie je žiadny technický problém.
Aby sa solárna energia účelne využila, musia spolupracovať
všetky komponenty vykurovacieho systému: kolektory, ohrievač,
solárna stanica s reguláciou alebo aj bez nej a príslušenstvo.
Na prenos solárnej energie z kolektoru na odberné miesto môžeme
použiť tlakový alebo prečerpávací systém. Pri tlakovom systéme
ide o klasický solárny systém s expanznou nádobou s plniacou
kvapalinou. Tento systém je dodávaný aj s integrovaným diferenčným
regulátorom teploty, čím solárny systém na ohrev pitnej vody
môže fungovať úplne autonómne od vykurovacieho systému.
Prečerpávací systém pracuje ako prostredníctvom spätného toku.
Obsahuje nádrž na zachytenie spätného toku celej solárnej
náplne z kolektorov. Pri nedostatku slnečnej energie v zime
stečie teplonosné médium automaticky do nádrže spiatočky,
čím celá časť solárneho systému nad strechou zostane prázdna.
Na prípravu teplej úžitkovej vody sa dajú
použiť aj tepelné čerpadlá v kombinácii s akumulačnými zásobníkmi,
ktoré sú vybavené elektrickými priamo vykurovacími tyčami
(ich úlohou je dohrievať vodu na požadovanú teplotu alebo
ak by nastala porucha tepelného čerpadla, tak by mali zabezpečiť
požadovaný ohrev vody). Pretože tepelné čerpadlo ohrieva médium
najčastejšie na teplotu 55 °C, treba na prípravu teplej úžitkovej
vody navrhnúť väčší zásobník vody, lebo dodatočné miešanie
so studenou vodou nie je ekonomické. Vtedy môžeme ohrievať
vodu tepelným čerpadlom na minimálnu teplotu. Tepelné čerpadlo
je možné zabudovať do systému prípravy teplej úžitkovej vody
aj dodatočne.
Systémy
na prípravu teplej úžitkovej vody v kombinácii s tepelnými
čerpadlami môžu byť riešené ako delené, ale môžu tvoriť aj
jeden celok. Pri delených je tepelné čerpadlo spojené s okruhom
teplej úžitkovej vody a je priamo vedené do zásobníka. Pri
týchto spôsoboch je ale potrebná inštalácia obehového čerpadla.
Na druhej strane však môžeme použiť už existujúci akumulačný
zásobník. Ak tvoria jeden celok, čiže tepelné čerpadlo a zásobník
sú kompaktné, mali by sme vedieť, že ohrev vody sa potom spomalí.
Teplá voda je pre každú domácnosť dnes už samozrejmosťou.
Je veľmi príjemné a pohodlné mať ju stále k dispozícii, a
to v množstve, ktoré potrebujeme, a tiež nepociťovať pri kolísavom
odbere jej stále sa meniacu teplotu.
Pri výbere toho správneho systému prípravy
teplej úžitkovej vody by sme mali brať do úvahy technické
parametre, ako je nízka spotreba energie, vysoký výkon, stála
teplota, nízke náklady, úsporná prevádzka, dlhodobá životnosť
a spoľahlivosť zariadenia. Nemali by sme však zabúdať ani
na znižovanie energetickej náročnosti a šetrnosť zariadenia
voči životnému prostrediu.
Ing. Mária Kostolná
Snímky: archív redakcie
|