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. V niektorých prípadoch dokonca výkon potrebný na prípravu teplej vody prevyšuje výkon potrebný na vykurovanie miestností.

Zvyšovanie komfortu b ý vania znamená aj in š talovanie modern ý ch hygienických zariadení s vy šš ou spotrebou teplej vody. Luxusné sprchy s viacer ý mi d ý zami, ve ľ koobjemové vane a niekoľko kúpeľní v rodinn ý ch domoch zvy š ujú aj nároky na zariadenia, ktoré teplú vodu pripravujú.

Najdôle ž itej š ou úlohou in š talovan ý ch zariadení je zabezpe č i ť pre obyvate ľ ov domu potrebné mno ž stvo teplej vody. Táto po ž iadavka neznesie ž iadne kompromisy, skon č enie dodávky teplej vody v polovici sprchovania nie je príjemné pre nikoho z nás. O tom, či in š talované zariadenie bude u ž ívate ľ ovi v prevádzke vyhovova ť , rozhodujú dva parametre - v ý kon, ktor ý m sa studená voda zohrieva a objem zohriatej vody v zásobníku či ohrieva č i.

Teplú vodu možno získať viacerými spôsobmi. Navrhuje sa ten, ktorý vyhovuje miestnym podmienkam, druhu stavby, kritériám na spotrebu energie ako aj želaniu stavebníka. 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

Môžeme si napríklad vybrať z jednotlivých druhov akumulačných zariadení, ktoré ohrievajú alebo predzásobujú ohriatou vodou tak, že sa dá kedykoľvek odobrať. Nádrž musí mať kvalitnú izoláciu, aby  sa voda dala udržiavať dlhší čas bez väčšieho poklesu teploty. 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 zásobníka, 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, najmä 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. Jedná sa najčastejšie o prietokový výmenník tepla, kde je zdroj vykurovacia voda alebo prietokový elektrický ohrievač. Ak sa jedná 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 dosiahnutia 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 podobne.

Alternatívne riešenia

V snahe po úspornej príprave 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 systémov

Medzi najjednoduchšie solárne systémy určite patrí zariadenie na ohrev vody samotiažou, čiže gravitačný systém, ktorý nepotrebuje čerpadlá ani reguláciu. Skladá sa z kolektoru, 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 prednášaná 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 užívajú 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 žiaden 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 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.

Systémy s tepelnými čerpadlami

Na prípravu teplej úžitkovej vody sa dajú použiť aj tepelné čerpadlá v kombinácií 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, pretože 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 kombinácií 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.

Kachľové pece a kozuby s teplovodným výmenníkom

Idea leží priamo na dlani. Prečo by nemohla kachľová pec alebo kozub okrem príjemného sálavého tepla dodávať zároveň teplú vodu pre centrálne vykurovanie ako aj teplú úžitkovú vodu? Zástancov kachľových pecí čoraz viac zaujíma takéto riešenie – najmä vtedy, keď sa hovorí o  koncepcii vykurovania nízkoenergetických stavieb. Takýmto spôsobom je totiž možné vykurovať celý dom alebo podporiť centrálne kúrenie, ktoré je už k dispozícii a zároveň zohrievať úžitkovú vodu. Kachľová pec alebo kozub s teplovodným výmenníkom sa umiestňujú v obývacom priestore a odtiaľ je riešené aj zásobovanie teplou úžitkovou vodou.

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.

(mez)
Snímky: archív redakcie