Príprava teplej vody predstavuje významnú časť spotrebovanej energie v domácnostiach. Efektívna izolácia ohrievača vody a súvisiacich rozvodov môže výrazne znížiť tepelné straty a ušetriť nemalé finančné prostriedky. Tento článok sa zameriava na problematiku izolácie ohrievačov vody, ponúka prehľad rôznych metód a materiálov, a poskytuje praktické rady pre dosiahnutie maximálnej efektivity.
Úvod do problematiky prípravy teplej vody
Teplá voda je pre väčšinu z nás samozrejmosťou. Príprava teplej vody, tvorí 30 až 50 percent spotrebovanej energie. Ak uvažujete o úpravách systému na prípravu teplej vody, treba zvážiť niekoľko faktorov, a to skôr než sa rozhodnete definitívne. Na prvom mieste je výber optimálneho zdroja energie, ďalej nasledujú vhodné technické riešenie a optimálne nadimenzovanie, minimalizácia tepelných strát pri rozvode, celkové skrátenie rozvodov a inštalácia úsporných výtokových armatúr.
Dôležitosť izolácie ohrievača vody
Tepelne neizolované alebo nedostatočne izolované potrubia, armatúry a zariadenia na prípravu teplej vody predstavujú významný zdroj strát tepelnej energie. Preto ich treba izolovať minimálne v ľahko prístupných miestach, najlepšie však po celej dĺžke.
Typy ohrievačov vody a ich špecifiká
Pri výbere vhodného spôsobu prípravy teplej vody sa uplatňujú dve zásadné koncepcie zásobovania - ústredná príprava alebo decentrálna (či už miestna, alebo skupinová). Výber vhodného spôsobu prípravy závisí od konkrétnej situácie - rozmiestnenia „mokrých zón“, dostupnosti jednotlivých energetických zdrojov, výšky investičných nákladov a nákladov na energie.
Zásobníkové ohrievače
V malých rodinných domoch s jednou alebo menším počtom bytových jednotiek s koncentrovanou „mokrou zónou“ (WC, kúpeľňa, kuchyňa, sprcha, prípadne bazén) sú vhodné systémy s ústrednou prípravou teplej vody. Pri tomto spôsobe sú všetky odberné miesta zásobované teplou vodou z jedného ústredného zásobníkového ohrievača. Možno ho umiestniť do kotolne, ale aj do kuchyne či kúpeľne. Môže stáť vedľa kotla alebo pod ním, prípadne ho možno zavesiť vedľa nástenného kotla. Teplo sa privádza z kotla do ohrievača teplonosnou látkou cez osobitný okruh s čerpadlom (tzv. nepriamy ohrev). Objem zásobníkového ohrievača pre rodinný dom sa pohybuje od 60 do 300 litrov, pre väčšie rodinné domy s viacerými bytovými jednotkami až okolo 600 litrov. Aby zdroj mohol dodávať teplo buď len na vykurovanie, alebo len na prípravu teplej vody, treba zabezpečiť regulačný program, ktorý umožní prioritne prípravu teplej vody s maximálnym výkonom kotla. Takýmto spôsobom možno zabezpečiť dostatok teplej vody a vykurovanie sa nezhorší. Dôležité je správne dimenzovanie ohrevnej vložky zásobníkového ohrievača, ktoré umožní, aby sa plný výkon kotla prenášal do ohrievanej vody. Tým sa zabezpečí krátky čas na ohrev a zároveň sa zabráni častému zapínaniu a vypínaniu kotla.
Prečítajte si tiež: Ako si vybrať ohrievač vody: tlakový alebo beztlakový?
Pri predpokladanej budúcej inštalácii, napríklad solárnych kolektorov, treba pamätať na zakúpenie stojatého zásobníkového kombinovaného ohrievača s väčším objemom a s príslušnými vývodmi, ktorý umožňuje dobré rozvrstvenie (stratifikáciu) vody v zásobníku. V takých ohrievačoch je v spodnej časti ohrevná vložka pre nízkopotenciálny zdroj energie (napríklad zo solárnych kolektorov), vo vyššej časti dohrev tradičným zdrojom tepla alebo elektrickou ohrevnou vložkou. Pri prestavbe sa musí myslieť na to, že v budúcnosti bude treba viesť príslušné rozvody (kolektorový okruh a inštalácia pre meranie a reguláciu) k solárnym kolektorom. Objem solárneho kombinovaného zásobníkového ohrievača má byť dimenzovaný na 200 až 600 litrov, resp. tak, aby akumuloval energiu aspoň na dva dni bez dostatočného slnečného svitu.
Inou možnosťou je tzv. zásobníkový ohrievač s priamym ohrevom. V takomto ohrievači sa voda ohrieva teplom, ktoré vzniká spaľovaním plynu v horáku, pričom vznikajúce spaliny odovzdávajú svoje teplo cez stenu ohrievača vode a odchádzajú do komína. Aby sa ohriata teplá voda pri vypnutom horáku zbytočne neochladzovala (v dôsledku prúdenia vzduchu do komína), sú tieto ohrievače vybavené samočinnou klapkou, ktorá uzatvára spalinové potrubie. Určitou nevýhodou je, že v dome treba udržiavať dva plynové spotrebiče (kotol a ohrievač). Tie môžu byť aj elektrické, pričom ohrev zabezpečujú elektrické ohrevné vložky. Tento systém umožňuje aj pripojenie solárneho systému alebo tepelného čerpadla. Oproti iným variantom prípravy teplej vody si však vyžaduje o niečo vyššie investičné náklady.
Nástenné kotly
Osobitným prípadom sú napríklad nástenné kotly s tepelným výkonom minimálne 20 kilowattov, v ktorých sú zabudované doskové výmenníky tepla na prípravu teplej vody.
Decentrálne systémy
V niektorých domoch môže nastať situácia, keď treba zásobovať teplou vodou niekoľko odberných miest, ktoré spolu susedia (napríklad kúpeľňu a kuchyňu). V takom prípade možno zvoliť decentralizovaný skupinový systém prípravy buď pomocou malého zásobníkového alebo prietokového ohrievača, alebo prietokového ohrievača s malou nádržou s objemom napríklad od troch do desať litrov. Takéto zariadenia väčšinou pracujú nezávisle od systému vykurovania; teplá voda vyrobená pri prietoku cez ohrievač sa vzápätí spotrebuje. Zásobníkové zariadenia majú pomerne malý tepelný výkon - do 3 kilowattov, objem ohrievača je približne 30 až 150 litrov. Elektrické prietokové ohrievače určené napríklad pre komfortné sprchy majú pomerne vysoký príkon, približne 18 až 28 kilowattov. To si vyžaduje osobitné elektrické okruhy a môže spôsobovať komplikácie z hľadiska nárazového odberu elektrickej energie. Malé prietokové ohrievače, ktoré slúžia iba na prípravu teplej vody pre umývadlo alebo drez, majú tepelný výkon 2 až 6 kilowattov. Ak sú jednotlivé „mokré zóny“ vzdialené od seba alebo sa niektoré výtokové armatúry používajú iba občasne (napr. kúpeľňa využívaná počas bežného chodu domácnosti a vzdialená kúpeľňa pre hosťovskú izbu), používa sa riešenie s decentralizovanou miestnou prípravou teplej vody. Taký rozvod nie je priveľmi nákladný a potrubie s teplou vodou nezapríčiňuje zvýšené tepelné straty. Teplá voda sa ohrieva pre odberné miesto vždy v samostatnom zariadení - zvyčajne sú to otvorené beztlakové malé zásobníkové ohrievače s objemom 3 až 5 litrov alebo elektrické prietokové ohrievače. Väčšinou slúžia pre jedno odberné miesto, napríklad pre umývadlo. Prietokové ohrievače môžu byť aj na zemný plyn. Dokážu zásobovať dve až tri odberné miesta (umývadlo, sprchu a drez). Niektoré nové typy majú modulované horáky, ktoré umožňujú pružne reagovať na požadovaný prietok vody a dosahujú konštantnú teplotu odoberanej teplej vody, čím sa znižuje spotreba plynu aj vody. Plynové ohrievače v systémoch ústredného alebo decentrálneho zásobovania vyžadujú odvod spalín (zväčša do komína) a zároveň aj zodpovedajúci prívod vzduchu na spaľovanie. Investičné náklady na plynové prietokové ohrievače sú o niečo vyššie ako pri elektrických prietokových ohrievačoch. Na druhej strane majú menšie prevádzkové náklady. V porovnaní so zásobníkovým ohrevom je prietokový ohrev podstatne menej náročný na priestor. Nevýhodou tohto zariadenia je jeho citlivosť na kvalitu vody. Neupravovaná voda rýchlejšie zanáša výmenník vodným kameňom, po niekoľkých rokoch môže prístroj zostať nefunkčný.
Materiály na izoláciu ohrievača vody
Vhodná je tepelná izolácia na báze syntetického kaučuku alebo polyetylénu. Ideálna hrúbka tepelnej izolácie zásobníkových ohrievačov je 80 až 120 mm.
Prečítajte si tiež: Malý prietokový ohrievač: Čo zvážiť?
Izolácie pre rôzne teploty
Pre teploty nad 100 °C sú vhodné klasické minerálnovláknité materiály. Tieto izolácie sú objemnejšie a majú zložitejšiu a prácnejšiu montáž povrchovej úpravy. Sú vhodné na izoláciu kotlov, výmenníkov, horúcovodných a parných potrubných systémov, majú veľmi dobré protipožiarne vlastnosti.
Izolácie proti kondenzácii
Izolácie potrubí a zariadení izolujú tieto objekty s pracovnou teplotou látky nižšou, než je teplota okolia. Izolácie na zabránenie kondenzácii vodnej pary na povrchu potrubia alebo izolácie chladiacich potrubí vyžadujú materiály s čo najväčšou odolnosťou proti difúzii vodných pár, a teda s najvyššou hodnotou faktora difúzneho odporu μ. Pri týchto izoláciách je rovnako dôležitá aj bezpečná a spoľahlivá aplikácia (montáž). Po inštalácii izolačného materiálu musí mať celý systém a spoje vysokú odolnosť proti difúzii vodných pár. Materiály s nízkym faktorom difúzneho odporu sa nesmú použiť bez parotesnej vrstvy (parozábrany). V týchto prípadoch veľmi rýchlo absorbujú vlhkosť, čo vedie k zhoršeniu ich tepelnoizolačných vlastností. Z tohto dôvodu minerálnovláknité izolácie nie sú vhodné pri aplikácii na chladiace potrubia. Ako izolácia pre chladiacu techniku sa neodporúča ani polyetylén. Aj napriek tomu, že má dostatočnú odolnosť proti difúzii vodných pár a prijateľnú hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti, ako všetky nepolárne plasty sa polyetylén ťažko lepí a spoje tohto materiálu nezabraňujú vnikaniu vodných pár do izolácie. Ani zmršťovanie pri meniacich sa teplotách nevyhovuje izolačnému účelu. Na použitie pri chladiacich potrubiach a zariadeniach sú najvhodnejšie elastoméry (syntetické kaučuky). Elastoméry majú vysoké hodnoty faktora difúzneho odporu a zároveň nízke hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti. Aj v tejto skupine izolácií sú však v kvalite materiálov značné rozdiely. Niektoré druhy elastomérov dosahujú hodnoty μ až do 7 000 a hodnota λ je znížená až na 0,036 W . m-1. K-1 pri 0 °C. Obe hodnoty musia byť experimentálne potvrdené.
Ako na správnu izoláciu ohrievača vody
- Výber vhodného materiálu: Zvoľte izoláciu s nízkym súčiniteľom tepelnej vodivosti (λ) a vhodnou hrúbkou.
- Dôkladná aplikácia: Izoláciu aplikujte po celej ploche ohrievača a potrubí, bez medzier a prerušení.
- Utesnenie spojov: Dbajte na dôkladné utesnenie spojov izolácie, aby sa zabránilo vnikaniu vlhkosti.
- Ochrana izolácie: Izoláciu chráňte pred mechanickým poškodením a poveternostnými vplyvmi.
- Správna hrúbka izolácie: Pri súčasnej prísnej požiadavke udržať tepelnú stratu izolovaného potrubia na rozvodoch teplej vody a cirkulácie na hodnote 8 W/m to znamená navrhovať aj pri kvalitnej izolácii so súčiniteľom tepelnej vodivosti 0,035 - 0,040 W/m . K hrúbku izolácie približne v pomere 1 : 1, t. j. hrúbka izolácie sa približne rovná priemeru potrubia. Takéto vrstvy izolácie nie sú lacnou záležitosťou, pri kvalitných izoláciách napr. z elastomérov sa ich cena približuje cene potrubia. Najväčšiu účinnosť má prvý centimeter izolácie potrubia, pri malých dimenziách sa táto účinnosť pohybuje až okolo 70 %, čo znamená, že tepelná strata neizolovanej rúry sa zníži (ak nie je izolovaná, tepelná strata by sa mala zvýšiť) o 70 %. Nároky na priestor kvalitne izolovaných potrubí hlavne v drážkach sú väčšie. V šachtách sa existujúci priestor dá vhodne využiť.
Ďalšie tipy na úsporu energie pri ohreve vody
- Znížte teplotu ohrevu: Nastavte termostat ohrievača na optimálnu teplotu, zvyčajne okolo 50-60 °C.
- Používajte úsporné batérie: Investujte do jednopákových termostatických batérií, ktoré umožňujú rýchlejšie dosiahnutie požadovanej teploty vody.
- Pravidelná údržba: Zabezpečte pravidelnú údržbu ohrievača, vrátane odstraňovania vodného kameňa.
- Využívajte nočný prúd: Ak máte možnosť, využívajte špeciálnu sadzbu za odber elektrickej energie v nízkom zaťažení, tzv. "nočný prúd".
- Solárny ohrev: Zvážte inštaláciu solárnych kolektorov na ohrev vody, čo môže výrazne znížiť náklady na energiu.
- Tepelné čerpadlá: Najnovším hitom sú tepelné čerpadlá, kde dochádza k úspore až 70% nákladov na prevádzku.
Rekonštrukcia rozvodov a výber materiálov
Pri obnove rozvodov studenej, teplej vody a vykurovania v objekte je prvoradou úlohou minimalizovať potrebu energie na vykurovanie a prípravu teplej vody. V súčasnosti sa končí životnosť oceľových pozinkovaných rúr pre rozvody studenej vody, ktoré sú v prevádzke často dlhšie ako 20 rokov, niektoré až 65 rokov (vyrobené v 30. rokoch 20. storočia). Životnosť oceľových pozinkovaných potrubí rozvádzajúcich teplú vodu sa pohybuje okolo 15 rokov [2]. Z praxe sa ozývajú prevádzkovatelia budov, kde už po roku-dvoch dochádza v dôsledku bodovej korózie oceľového potrubia k jeho deštrukcii a k následnému zatekaniu priestorov. V súčasnosti je trendom renovovať rozvody tepla a teplej vody modernými plastovými potrubiami. Treba si uvedomiť, že nie každé plastové potrubie je vhodné na rozvod tepla a teplej vody. Pri vhodnom potrubí musí byť dodržaná podmienka životnosti potrubia 50 rokov podľa STN EN 806-2 [5] a z nej vyplývajúce požiadavky na kvalitu potrubia pre požadovanú životnosť, ako je prevádzkový pretlak a primeraná hrúbka steny potrubí. Okrem správne navrhnutého materiálu rekonštruovaných rozvodov je tiež nutné správne potrubie izolovať. V súčasnosti platí požiadavka podľa [6] dosiahnuť na rozvodoch teplej vody a cirkulácie mernú tepelnú stratu 8 W/m.
Legislatíva a normy
Problematika tepelných izolácií vnútorných potrubných rozvodov a zariadení v budovách nie je doposiaľ legislatívne upravená. Všeobecne platné ustanovenia o nutnosti izolovania potrubí v zdravotníckej technike ponechávajú na projektantovi výpočet správnej hrúbky podľa tepelnotechnických výpočtov, neposkytujú však smerné (prípustné) hodnoty tepelných strát pre jednotlivé izolované sústavy v budovách. Podrobný tepelnotechnický výpočet hrúbky tepelnej izolácie a výpočet tepelných strát je v STN ISO 12 241 [3]. Pri návrhu hrúbky izolácie zásobníkových ohrievačov teplej vody sa vychádza z dovolenej dennej tepelnej straty zásobníkov. Pri návrhu hrúbky tepelnej izolácie potrubia teplej vody a cirkulácie treba znížiť tepelné straty na minimum. V budovách sa na izolovanom potrubí do DN 50 ráta s tepelnými stratami okolo 8 - 15 W . m-1, nad DN 50 približne 20 - 30 W . m-1. Pri rozvode teplej vody a vykurovania v budovách sa odporúčajú hrúbky tepelnej izolácie potrubí podľa menovitej svetlosti potrubia a podľa typu jeho uloženia vzhľadom na stavebnú konštrukciu. Uvedené hrúbky tepelnej izolácie sa vzťahujú na hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti λ = 0,035 W . m-1 . K-1.
Prečítajte si tiež: Skúsenosti s prietokovými ohrievačmi
tags: #ako #odizolovat #ohrievac