Jakie są sposoby na przygotowanie ciepłej wody użytkowej?

Z artykułu dowiesz się: Ile ciepłej wody trzeba zapewnić dla "przeciętnej" rodziny? Jakie podgrzewacze są najlepsze - przepływowe czy pojemnościowe? W jaki sposób można podgrzewać wodę - prądem, gazem czy słońcem? Co to znaczy kocioł jedno- i dwufunkcyjny? Do czego służą zasobniki i jakie pojemności są najbardziej ekonomiczne?

Ile wody i do jakiej temperatury trzeba podgrzać dla pełnego komfortu domowników?

Przy projektowaniu instalacji przyjmuje się standardowo, że każda osoba zużywa dziennie 50 litrów cieplej wody o temperaturze 55°C. Trzeba jednak pamiętać, że korzystanie z c.w.u. w ciągu doby jest bardzo nierównomierne – największe zużycie jest rano i wieczorem. Przy takich założeniach zapotrzebowanie na energię w ciągu doby wyniesie ok. 3,0 kWh na mieszkańca. Jednak konieczna moc urządzeń grzewczych będzie bardzo zróżnicowana, zależnie od sposobu podgrzewania. W urządzeniach przepływowych moc grzejna musi być odpowiednio duża, aby na bieżąco ogrzewać pożądana ilość czerpanej wody. W systemie akumulacyjnym ze zbiornikiem magazynującym ciepłą wodę, podgrzewanie może odbywać się ze znacznie mniejszą mocą, ale przez długi czas.

Urządzenia grzewcze mogą pracować jako niezależne od instalacji c. o. lub z nią współpracować. Całoroczne zasilanie w ciepłą wodę z instalacji centralnego ogrzewania stosowane jest przy podłączeniach budynków do miejskiej czy osiedlowej sieci ciepłowniczej bądź z indywidualnych kotłów na paliwo gazowe lub olej. W obiektach wykorzystujących do ogrzewania paliwa stałe w okresie letnim zakłada się najczęściej dodatkowe podgrzewanie elektryczne lub podłącza do kolektorów słonecznych.

Jaki sposób przygotowania c.w.u. wybrać - przepływowy czy pojemnościowy?

Decydującym czynnikiem, który umożliwi wykonanie instalacji zapewniającej komfortowe korzystania z c.w.u. jest rodzaj dostępnego źródła ogrzewania.

Elektroniczne ogrzewacze przepływowe DHE Connect, DHE Otuch

Urządzenia przepływowe podgrzewają wodę na bieżąco, a źródło ciepła - palnik gazowy, grzałka elektryczna czy wymiennik w instalacji zasilanej z sieci ciepłowniczej - załącza się automatycznie po otwarciu zaworu czerpalnego baterii. O ich wydajności decyduje moc grzewcza, która przy zasilaniu pojedynczej baterii nie powinna być mniejsza niż 6-12 kW, a miarę komfortowe korzystanie z ciepłej wody w domu jednorodzinnym czy większym mieszkaniu wymaga  zainstalowania podgrzewacza o mocy 24-28 kW. W tym systemie może występować dość znaczna zmienność temperatury wody, gdy korzysta się jednocześnie z kilku punktów czerpania jak i spadek intensywności wypływu.

Urządzenia pojemnościowe mogą pracować jako jedno- lub wieloczerpalne , a zasilające je źródło ciepła jest zintegrowane ze zbiornikiem (tzw. bojler) lub instalowane niezależnie - wtedy nazywane są zasobnikami. Podgrzewacze pojemnościowe pracują cyklicznie w trybie ładowania, magazynowania i poboru ciepłej wody. Ze względu na zapewnienie odpowiedniej wydajności istotny jest stosunek mocy ładowania do pojemności zbiornika - duża moc zapewnia bowiem szybki wzrost temperatury po wyczerpaniu ciepłej wody i utrzymanie jej temperatury na możliwie stabilnym poziomie podczas jej poboru.

Podgrzewacze c.w.u. na gaz, prąd i słońce

• Gaz jako źródło ciepła dla przygotowania ciepłej wody użytkowej

Gazowe urządzenia do przygotowania c.w.u. to zintegrowane z instalacją c.o. kotły jedno- i dwufunkcyjne bądź samodzielne podgrzewacze przepływowe tzw. termy i rzadziej - pojemnościowe.

Największa popularnością cieszą się podgrzewacze zintegrowane z kotłem centralnego ogrzewania - bądź jako kotły dwufunkcyjne lub współpracujące z zasobnikiem. Kotły dwufunkcyjne powinny mieć moc nie mniejszą niż 24 kW i niekiedy wyposażone są w niewielki zbiornik buforowy, co umożliwia uzyskanie natychmiastowego wypływu ciepłej wody. W nowoczesnych kotłach układy elektroniczne utrzymują nastawiona temperaturę na stałym poziomie niezależnie od intensywności przepływu wody.

W taki sam sposób - jak w obiegu ciepłej wody użytkowej kotła dwufunkcyjnego - pracują samodzielne ogrzewacze przepływowe nazywane popularnie termami. Instalowane są najczęściej w bezpośredniej bliskości punktów czerpania ciepłej wody i głównie w budynkach, w których do ogrzewania domu wykorzystuje się z inne niż gazowe urządzenia grzewcze. Innym rozwiązaniem będzie zainstalowanie 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.

• Prąd jako źródło ciepła dla przygotowania ciepłej wody użytkowej

Wykorzystanie energii elektrycznej do przygotowania c.w.u. napotyka istotne ograniczenie jakim jest możliwość obciążenia sieci elektroenergetycznej. W przypadku urządzeń pojemnościowych nie sprawia to problemu, ale nie zawsze można będzie zamontować podgrzewacze przepływowe o dużym poborze mocy, które montowane są najczęściej jako jednoczerpalne o mocy 4-6 kW przy umywalkach i 12-18 kW przy zasilaniu baterii natryskowych. Mogą też pracować jako urządzenia wspomagające przy dużym, ale krótkotrwałym przepływie (dogrzewanie wody dopływającej z innego źródła ciepła).  

Elektryczne podgrzewacze pojemnościowe montowane są jako lokalne, dla jednego przyboru lub pełnią funkcję centralnego podgrzewacza dla całego domu. W pierwszym przypadku instaluje się urządzenia o małej pojemności 5-15 litrów wystarczające np. dla baterii umywalkowej czy zlewozmywaka. Duże podgrzewacze centralne (100-200 litrów) „ładowane” są w czasie obowiązywania tańszej II taryfy (nocnej) za energię elektryczną. Nie obciążają one nadmiernie instalacji elektrycznej (moc 2-3 KW), ale przy większych pojemnościach czas potrzebny do uzyskania pożądanej temperatury wody może wynosić nawet kilka godzin.

Zasobniki to izolowane termicznie zbiorniki wyposażone w wymiennik ciepła, w formie wężownicy lub budowane jako dwupłaszczowe, który przekazuje energię cieplną pozyskaną w innym urządzeniu. Podstawowymi parametrami charakteryzującymi zasobnik jest jego pojemność oraz przekazywana moc w wymienniku (tzw. moc ładowania).

Płaszczowe zasobniki c.w.u. marki LAPESA

Zasobniki instalowane w domach jednorodzinnych mają najczęściej pojemność 100-200 litrów, przy czym przy ich doborze trzeba brać pod uwagę największe np. godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę. Ładowanie zasobnika może odbywać się w sposób automatyczny - głównie przy współpracy z kotłami gazowymi i olejowymi - lub ręcznie po uruchomieniu źródła ciepła. Zasobniki przystosowane do współpracy z kotłem na paliwo stałe wyposażone są często w dodatkową grzałkę elektryczną, która pozwala na podgrzewanie wody poza sezonem grzewczym, gdy kocioł nie funkcjonuje.

• Słońce jako źródło ciepła dla przygotowania ciepłej wody użytkowej

Wykorzystując słońce jako źródło ciepła trzeba jednak pamiętać, że jest ono dość kapryśne, uzależnione od warunków pogodowych, zatem nie gwarantuje ciągłości pozyskiwania energii.

Praktycznie, na wyłączne zasilanie ciepłem pozyskiwanym z kolektorów słonecznych można liczyć jedynie w sezonie wiosenno-letnim, a cyklu rocznym solary pokrywają przeciętnie 60-70% zapotrzebowania na ciepło i pozostałą energię trzeba pozyskać z innych źródeł. Przy instalacjach w domach jednorodzinnych przyjmuje się że powierzchnia kolektora słonecznego powinna wynosić 1,5-2 m²/osobę zależnie od typu zamontowanych urządzeń.

Akumulacją energii zapewniają zasobniki ciepłej wody o pojemności dostosowanej do mocy cieplnej kolektorów. Z reguły są to zbiorniki z ładowaniem warstwowym, z dwiema wężownicami - jedną współpracującą z kolektorem, a drugą zasilaną z kotła gazowego, węglowego bądź wyposażone w grzałkę elektryczną. Przeciętnie, przyjmuje się że zasobnik powinien mieć pojemność 80-100 litrów w przeliczeniu na osobę.

autor: Redakcja BudownicwaB2B
oprac.: Aleksander Rembisz
zdjęcie otwierające: Kospel
zdjęcia w tekście: Stiebel Eltron, Galmet, Ciepło-Tech