2021-11-01 17:46:59 
Charakterystyka wykorzystania ciepłej wody użytkowej
Zapotrzebowanie na ciepła wodę w domu jednorodzinnym zależy nie tylko od liczby mieszkańców, ale również np. od ich wieku czy nawyków higienicznych, a dla celów projektowych instalacji przyjmuje się, że każda osoba zużywa dziennie 50 litrów ciepłej wody o temperaturze 55°C, co odpowiada zapotrzebowaniu na energię cieplną na poziomie ok. 3 kWh na mieszkańca.
Jednak temperatury faktycznie zużywanej wody różnią się znacznie zależnie do celu jej wykorzystania. Do zabiegów higienicznych z reguły nie przekracza 40°C, ale w kuchni może sięgać nawet 60°C. Istotnym parametrem jest również intensywność strumienia wypływu jak i dostępna ilość ciepłej wody o stabilnej temperaturze niezbędna do np. napełnienia wanny czy równoczesnego korzystania a kilku punktów czerpania.
Ma to szczególnie istotne znaczenie przy korzystaniu np. nowoczesnych kabin natryskowych, gdzie wymagany przepływ powinien osiągać przynajmniej poziom 15 litrów/min., a wahania nastawionej temperatury mieścić się w granicach 0,5°C. Natomiast do umycia rąk w wc wystarczy ok. 2 litry wody o temp. do 35°C.
W bilansie energetycznym energooszczędnego domu, przygotowanie ciepłej wody użytkowej stanowi poważną pozycję, której udział może sięgać nawet 35% ogólnego zapotrzebowania na energię dla obecnie stawianych budynków jednorodzinnych. Do przeprowadzenia wstępnych kalkulacji kosztów przygotowania c.w.u. można przyjąć, że rocznie jedna osoba zużyje 1000 kWh energii końcowej niezależnie od źródła jej wytwarzania.
Układy funkcjonalne przygotowanie ciepłej wody użytkowej
Sposób podgrzewania jak i rozprowadzenia ciepłej wody zależy przede wszystkim od dostępnego źródła energii, a poszczególne przybory sanitarne mogą być zasilane centralnie lub indywidualne. W praktyce najczęściej wykonywane konfiguracje, uzależnione głównie od wykorzystywanego sposobu podgrzewania to:
- instalacje zasilane z kotła centralnego ogrzewania;
- instalacje z oddzielnym źródłem ciepła;
- miejscowe podgrzewacze wody.
We współpracy z centralnym ogrzewaniem
To dość powszechny sposób na uzyskanie c.w.u., ale jego bezproblemowe funkcjonowanie zapewnia jedynie zasilanie z kotła gazowego na gaz ziemny lub płynny. Takie kotły mogą pracować jako dwufunkcyjne podgrzewając wodę w trybie przepływowym lub gromadzić ją w dołączonym zasobniku.
Kotły dwufunkcyjne powinny mieć moc nie mniejszą niż 24 kW co zapewnia w miarę komfortowe zaopatrzenie w ciepła wodę całego domu jednorodzinnego. Niekiedy kotły te wyposażone są w niewielki zbiornik buforowy, co umożliwia uzyskanie natychmiastowego wypływu ciepłej wody jak i podłączenie obiegu cyrkulacyjnego. Przełączanie pracy kotła na tryb przygotowania c.w.u, następuje automatycznie w momencie odkręcenia zaworu baterii.
W nowoczesnych kotłach układy elektroniczne utrzymują nastawiona temperaturę na stałym poziomie niezależnie od intensywności przepływu wody. Kocioł dwufunkcyjny zajmuje niewiele miejsca i może być umieszczony np. w łazience, kuchni, jeśli jest możliwość podłączenia go do kanału spalinowego.
W budynkach o stosunkowo niewielkim zapotrzebowaniu na ciepło do ogrzewania, a jednocześnie dużym, jednoczesnym poborem ciepłej wody korzystnym rozwiązaniem będzie zamontowanie kotła gazowego jednofunkcyjnego współpracującego z zasobnikiem o znacznej pojemności.
Jego ładowanie odbywa się niezależnie od pracy kotła w trybie ogrzewania pomieszczeń, a system sterujący samoczynnie przełącza obieg podgrzewania wody w zasobniku, gdy jego temperatura spadnie poniżej nastawionej wartości.
Zasilanie niezależne od c.o.
Podgrzewacze gazowe mogą też pracować jako samodzielne urządzenia przepływowe lub pojemnościowe. Podgrzewacze przepływowe nazywane popularnie termami instalowane są najczęściej w bezpośredniej bliskości punktów czerpania ciepłej wody i głownie w budynkach gdzie ogrzewanie domu uzyskuje się z innych urządzeń niż kocioł gazowy.
Ich moc grzewcza z reguły nie przekracza 20 kW, co wystarcza do dostarczania ciepłej wody do dwóch punktów czerpania, a funkcjonują w podobny sposób jak obiegi c.w.u. w kotłach dwufunkcyjnych.
Mniej popularne są natomiast pojemnościowe podgrzewacze gazowe instalowane głównie jako układy wspomagające system przepływowy lub sezonowe, gdy nie pracuje kocioł c.o. na paliwo stałe, a korzystamy np. z butli na gaz płynny.
Podgrzewacze te mają wbudowany palnik gazowy załączany ręcznie lub automatycznie, a komorę spalania otacza płaszcz wodny pełniący rolę zasobnika ciepłej wody. Dzięki korzystnemu stosunkowi mocy palnika do pojemności zbiornika (przeciętnie 5 kW na 100 litrów pojemności) można szybko nagrzać nową porcję, gdy woda nadmiernie się ochłodzi.
Obydwa rodzaje podgrzewaczy wymagają podłączenia do kanału dymowego odprowadzającego, spaliny a także zapewnienia dopływu powietrza zewnętrznego niezbędnego do prawidłowego procesu spalania gazu.
Alternatywnym źródłem przygotowania c.w.u. są też pompy ciepła, które zapewniają bardzo ekonomiczne zużycie energii elektrycznej - w sprzyjających warunkach dostarczają ponad czterokrotnie więcej energii niż pobierają z sieci elektroenergetycznej.
W wersji „tylko do c.w.u.” zastępują tradycyjne grzałki w okresie letnim, ale coraz częściej instalowane są powietrzne pompy ciepła, które współpracują również z instalacją grzewczą domu, zamiast np. tradycyjnego kotła węglowego.
Jako odrębne źródło energii do zasilania instalacji c.w.u. wykorzystywane są obiegi z kolektorami solarnymi, które współpracują z biwaletnym zasobnikiem. Dzięki temu możliwe jest pozyskanie ciepłej wody niezależnie od pory roku, a dodatkową energię dostarcza kocioł c.o. lub grzałka elektryczna.
Wygodne grzanie wody prądem
Podgrzewacze elektryczne mogą stanowić podstawowe urządzenie do przygotowania c.w.u. jak i współpracować w układzie mieszanym z innym źródłem ciepłej wody. Produkowane są jako przepływowe lub pojemnościowe, wygodne w obsłudze i montażu.
Charakteryzują się przy tym niemal 100 % sprawnością, ale ze względu na wysokie ceny energii elektrycznej są dość drogie w eksploatacji, a ich zastosowanie ogranicza niekiedy niewielki przydział mocy elektrycznej przyłącza.
Przepływowe podgrzewacze elektryczne montowane są głównie bezpośrednio przy przyborach sanitarnych jako jedno-czerpalne o mocy 3-18 kW dostosowanej do wymaganego przepływu ciepłej wody. Dzięki rozbudowanym układom sterowania mogą precyzyjnie utrzymywać nastawiona temperaturę, co jest szczególnie istotne przy zasilaniu natrysku. Zapewniają natychmiastowy wypływ ciepłej wody, i stabilizację strumienia niezależnie od wahań ciśnienia w instalacji wodociągowej.
W domach jednorodzinnych montowane są najczęściej w oddalonych punktach poboru ciepłej wody o stosunkowo niewielkim zapotrzebowaniu na c.w.u. np. odległym w.c . z umywalką, gdy nieekonomiczne jest prowadzenie tam rur z centralnego systemu podgrzewania. Mogą też pracować jako urządzenia wspomagające przy dużym, ale krótkotrwałym przepływie.
Elektryczne podgrzewacze pojemnościowe mogą być montowane jako lokalne dla jednego przyboru lub pełnić funkcję centralnego podgrzewacza dla całego domu. W pierwszym przypadku instaluje się urządzenia o małej pojemności 5-15 litrów wystarczające dla baterii umywalkowej czy zlewozmywaka.
Produkowane są w dwóch wersjach - ciśnieniowej ze szczelnym zbiornikiem i możliwością dołączenia dowolnej baterii lub bezciśnieniowe (przelewowe), które wymagają współpracy z ze specjalnymi zaworami czerpalnymi.
Duże podgrzewacze pojemnościowe wykorzystuje się głównie wtedy, gdy ich ładowanie przeprowadza się w czasie obowiązywania tańszej taryfy nocnej za energię elektryczną. Oszczędne ich użytkowanie wymaga dokładnego dostosowania ich pojemności do przewidywanego poboru wody, aby z jednej strony nie było konieczności załączania grzałek w porze dziennej, a z drugiej nie powodować niepotrzebnych strat ciepła rosnących z nadmiernym zwiększeniem pojemności.
Ze względu na stosunkowo niewielką moc zainstalowanych grzałek (najczęściej 2-3 kW) nie obciążają one nadmiernie instalacji elektrycznej, ale przy większych pojemnościach czas potrzebny do uzyskania pożądanej temperatury wody może wynosić nawet kilka godzin.
Rewolucyjną zmianę w kosztach wykorzystania energii elektrycznej do podgrzewania c.w.u. uzyskamy zapewniając ich zasilanie z paneli fotowoltaicznych. Już przy stosunkowo niewielkiej mocy zainstalowanej można będzie w układzie off-grid niemal bezkosztowo korzystać z ciepłej wody od wiosny do jesieni.
autor: Redakcja BudownicwaB2B
opracowanie: Aleksander Rembisz
zdjęcia: Viessmann, Galmet, Stiebel Eltron, Immergas, Bosch Termotechnika, BDR Thermea Poland
Komentarze