Teplá voda v domácnostiach je dnes samozrejmosťou a používa sa na množstvo činností. Jedným z efektívnych spôsobov jej zabezpečenia je ohrev vody v zásobníkoch, nazývaných aj bojlery, teda akumulačný ohrev vody.
Čo je akumulačný zásobník na vodu?
Akumulačný zásobník je nádoba, väčšinou valcovitého tvaru, v ktorej sa uskladňuje ohriata voda s priamym alebo nepriamym ohrevom. Voda sa buď pripravuje v zásobníku priamo (horák, elektrická špirála), alebo sa teplo privádza nepriamo z externého primárneho zdroja (kotol, solár, fotovoltika). V prípade nepriameho ohrevu funguje zásobník ako výmenník, kde ohriata voda cirkuluje v špirále navinutej v celom objeme zásobníka a odovzdáva teplo vode, ktorá sa v zásobníku nachádza.
Nepriamo ohrievané zásobníky napájané z dvoch nezávislých zdrojov tepla sa nazývajú bivalentné a z troch nezávislých zdrojov trivalentné. Príkladom dvoch nezávislých zdrojov bivalentného zásobníka je kombinácia plynového kotla a solárneho kolektora. Existujú aj samostatné zásobníky, ktoré zabezpečujú ohrev vody pomocou plynového horáka integrovaného priamo v zásobníku. Ide o samostatný plynový kotol, ktorý však plní len funkciu ohrevu vody a je nezávislý od kotla pre ústredné kúrenie. Spaliny odchádzajú najčastejšie do komína. Výhodou tohto riešenia v porovnaní s nepriamo výhrevným zásobníkom je, že zdroj tepla v lete nemusí byť v prevádzke, lebo ohrev vody zabezpečuje samostatne fungujúci zásobník.
Príprava teplej vody v nepriamo výhrevnom zásobníku sa vo väčšine prípadov rieši ako súčasť centrálneho vykurovacieho systému. Zdrojom tepla je kotol ústredného kúrenia, pričom voda v zásobníku sa ohrieva prostredníctvom výmenníka. V takom prípade hovoríme o nepriamo výhrevných zásobníkoch teplej vody. Keďže primárny zdroj energie pre ohrev vody je voda, ktorá cirkuluje v ústrednom kúrení, nemožno ich použiť úplne všade, ale patria medzi najefektívnejšie pracujúce zásobníky. Sú ideálne pre inštaláciu do rodinných domov i rôznych sociálnych zariadení, s možnosťou napojenia niekoľkých odberných miest teplej vody na viacerých podlažiach.
Bivalentné zásobníky sú dnes najvyužívanejšie nepriamo výhrevné zásobníky na ohrev vody. Ohrev vody je v takomto zásobníku zabezpečený z dvoch nezávislých zdrojov. Kombináciou dvoch nezávislých zdrojov si otvárame možnosti nebyť závislý len od jedného primárneho zdroja. Súčasnosť nám ponúka možnosť kombinovať klasické zdroje tepla s inými obnoviteľnými zdrojmi. Jednou z najpopulárnejších kombinácií je kombinácia plynového kotla a solárneho systému. Výhodou bivalentného ohrevu vody je aj obmedzenie cyklovania hlavného zdroja tepla v čase mimo vykurovacej sezóny, kedy je potrebná len príprava teplej vody.
Prečítajte si tiež: Zmeny v kúrení na Slovensku
Typy akumulačných zásobníkov
Podľa spôsobu ukladania teplej vody v tele zásobníka rozdeľujeme zásobníkové ohrievače na zmiešavacie a vrstvené.
Zmiešavacie zásobníky
V praxi sa najviac inštalujú zmiešavacie zásobníky s nepriamym ohrevom teplej vody a v spojení s plynovým kotlom. Princíp fungovania týchto zásobníkov je založený na tom, že výmenník v tvare špirály je umiestnený v dolnej časti zásobníka, odkiaľ sa zároveň privádza aj studená voda, ktorá ma byť ohriata. Ohriata voda prirodzene stúpa hore, pričom sa zmiešava s ostatnou vodou v zásobníku. Tento spôsob ohrevu tak zabezpečí, že voda je v celom objeme zásobníka ohriata približne na rovnakú úroveň. Nevýhodou takéhoto riešenia je to, že po zapnutí ohrevu je potrebné pomerne dlho čakať na to, kým sa voda ohreje na požadovanú teplotu, samozrejme, závisí to aj od objemu zásobníka. Dodatočný ohrev vody pri čiastočnom vypustení ohriatej vody sa však dá zabezpečiť už s minimálnymi nákladmi.
Vrstvené zásobníky
Ďalšou kategóriou sú takzvané vrstvené zásobníky, ktorých hlavnou výhodou je, že nám dávajú okamžitú dostupnosť teplej vody a zároveň záruku stabilnej teploty aj pri väčšom odbere vody. Zjednodušene povedané, je to kombinácia prietokového ohrevu a vrstvenia vody v zásobníku. Voda sa v tomto prípade ohrieva na princípe prietokového ohrevu, pričom teplá voda sa za pomoci čerpadla akumuluje v hornej časti zásobníka bez premiešania s nižšími, chladnejšími vrstvami. Vďaka tomuto riešeniu je určité množstvo teplej vody k dispozícii už za veľmi krátky čas po zapnutí ohrevu, a čo je veľmi dôležité, na ohriatie vody na požadovanú teplotu postačuje aj nižšia teplota. Použitie vrstveného zásobníka je najideálnejšie v kombinácii s plynovým kondenzačným kotlom, nakoľko umožňuje ohrev vody na požadovanú teplotu medzi 55 °C až 60 °C aj v kondenzačnom režime. Teplota vody do 60 °C je dôležitá aj z pohľadu tvorby vodného kameňa, ktorý sa vo väčšej miere v zásobníku ukladá práve pri vyššej teplote. Zníženie tvorby vodného kameňa tak zvyšuje efektívnosť a životnosť samotného zásobníka. V prípade klasického zásobníka musí vykurovacia voda dosahovať teplotu až 80 °C, čo znamená, že kotol v čase prípravy teplej vody nemôže pracovať v kondenzačnom režime.
Výhody akumulačných zásobníkov
- Zásoba teplej vody: Zásobníky ohrievajú vodu do zásoby, čiže ohriatu vodu akumulujú na ďalšie použitie. Pri nastavení optimálnej teploty by obsah zásobníka mal vydržať počas celého dňa až do ďalšieho odberu. Zásobníkový ohrievač dokáže poskytnúť vodu so stabilnou teplotou a vo veľkom množstve za krátky čas.
- Efektívnosť: Ak je zásobník správne umiestnený, nastavený a udržiavaný, je tento spôsob ohrevu veľmi efektívny.
- Možnosť kombinácie s obnoviteľnými zdrojmi: Bivalentné a trivalentné zásobníky umožňujú kombináciu s obnoviteľnými zdrojmi energie, ako sú solárne kolektory alebo fotovoltika.
- Úspora nákladov: Inštaláciou moderného zásobníkového ohrievača je možné ušetriť značné náklady na ohrev vody.
- Využitie nízkej tarify: Akumulačný zásobník umožňuje naakumulovať teplo v čase lacnej elektriny - napríklad v noci, keď je dom aj tak menej vykurovaný. Tepelné čerpadlo môže v noci bežať viac a nabiť nádrž, čím sa pokryje denná spotreba tepla a šetria sa náklady.
- Dlhá životnosť: Plynulejšia prevádzka tepelného čerpadla s vyšším COP znamená dlhšiu životnosť tepelného čerpadla a jeho komponentov.
Nevýhody akumulačných zásobníkov
- Tepelné straty: Energia sa míňa nie len na ohrievanie neskôr spotrebovanej vody, ale spotrebuje sa aj na krytie tepelných strát, ktoré vznikajú únikom tepla hlavne cez steny zásobníka. Preto je veľmi dôležitým kritériom pri výbere zásobníka hodnota koeficientu merných tepelných strát.
- Priestorové nároky: Zásobník zaberá fyzický priestor v technickej miestnosti.
- Zložitejšia regulácia: Zapojenie akumulačného zásobníka si vyžaduje dobre navrhnutú reguláciu. Nesprávne dimenzovaná alebo zapojená nádrž môže spôsobiť, že systém nebude pracovať optimálne.
- Vyššie počiatočné náklady: Akumulačný zásobník nie je zadarmo - predstavuje ďalšiu investíciu navyše.
- Riziko legionelly: Veľké zásobníkové ohrievače a akumulačné nádrže majú takisto tendenciu k stagnácii vody, napr. pri malých odberoch a veľkom objeme, čo zvyšuje riziko kontaminácie baktériou legionella.
Ako správne nadimenzovať akumulačný zásobník?
Ak chceme, aby bol ohrev vody v zásobníku efektívny, je veľmi dôležité, aby bol zásobník správne nadimenzovaný. Veľkosť zásobníka je potrebné nadimenzovať tak, aby zodpovedal reálnej spotrebe rodiny a technickému riešeniu. Ak použijem zásobník s príliš veľkým objemom, tak zbytočne ohrievame priveľké množstvo vody, naopak, v prípade navrhnutia malého zásobníka dospejeme zas k nedostatku teplej vody. Rovnako to súvisí aj s technickým riešením v prípade kombinácie ohrevu vody so solárnym ohrevom alebo fotovoltikou. Tu musíme zásobník nadimenzovať tak, aby sme dosiahli jeho dostatočnú akumulačnú schopnosť, aby sme v čase prebytku slnečnej energie vedeli akumulovať dostatok energie na obdobie s nedostatkom slnečnej energie.
Všeobecne platí, že v priemernej domácnosti sa za bežnú priemernú dennú spotrebu teplej vody na jednu osobu počíta približne 50 litrov. Napríklad pre dve osoby by mal postačovať zásobník s objemom približne 80 až 100 l a, zákonite, napríklad pri štvorčlennej rodine by mal postačovať zásobník o objeme od 150 do 200 l.
Prečítajte si tiež: Efektívne vykurovanie
Umiestnenie akumulačného zásobníka
Najlepším miestom pre umiestnenie zásobníka je vykurovaný priestor, tak aby boli straty čo najmenšie. Je nevhodné umiestňovať zásobníky do chladných miestností. Ďalším miestom strát sú prepojovacie potrubia medzi zásobníkom a miestom odberu teplej vody. Je preto dôležité, aby sa spotrebič (napríklad umývadlo) nachádzal čo najbližšie k zásobníku. Najvhodnejšia vzdialenosť je približne do 2 m.
Akumulačný zásobník a tepelné čerpadlá
Jedným z najvyhľadávanejších a najefektívnejších zdrojov vykurovania rodinných a bytových domov či komerčných priestorov sú dnes tepelné čerpadlá. Využívajú takmer neobmedzený zdroj energie z okolitého prostredia, čím znižujú emisie oxidu uhličitého a prinášajú energetickú nezávislosť od fosílnych palív. Energiu nahromadenú vo vzduchu, v zemi a vo vode menia na vykurovacie teplo a v letnom období dokážu okrem príjemného chladenia zabezpečiť v kombinácii so zásobníkom teplej pitnej vody aj jej ohrev.
Pri rozhodovaní, či zaradiť akumulačný zásobník do systému s tepelným čerpadlom, zohrávajú úlohu viaceré technické faktory:
- Zabránenie častému zapínaniu (cyklovaniu): Akumulačný zásobník zväčší objem vody a tepelnú zotrvačnosť systému, čím stabilizuje jeho chod.
- Efektívne odmrazovanie (pre vzduchové TČ): Akumulačný zásobník zabezpečí dostatočný objem teplej vody v okruhu, z ktorého si tepelné čerpadlo môže teplo počas odmrazovania brať.
- Zaručenie minimálneho prietoku a hydraulické vyrovnanie: Väčší objem vody v akumulačnej nádrži predchádza vypínaniu čerpadla kvôli chybe prietoku a funguje aj ako hydraulický vyrovnávač.
- Možnosť integrácie viacerých zdrojov tepla: Akumulácia tepla do zásobníka umožňuje kombinovať rôzne zdroje.
- Lepšie využitie nízkej tarify a akumulácia lacnej energie: Akumulačný zásobník umožňuje naakumulovať teplo v čase lacnej elektriny.
- Vyššia účinnosť a plynulejší chod: Tepelné čerpadlo môže pracovať dlhšie v optimálnych podmienkach namiesto častého zapínania a vypínania.
Prečítajte si tiež: Porovnanie materiálov pre vykurovacie rúry
tags: #kurenie #s #akumulacnym #zasobnikom #na #vodu