Vykurovanie domácností je významnou položkou v rodinnom rozpočte a zároveň má vplyv na životné prostredie. Používanie akumulačných nádrží predstavuje moderné riešenie, ktoré môže výrazne zlepšiť efektivitu vykurovania, znížiť náklady a prispieť k ochrane životného prostredia. Tento článok sa zameriava na význam akumulačných nádrží v kontexte vykurovacích systémov, ich fungovanie, výhody a faktory, ktoré treba zvážiť pri ich výbere a inštalácii.
Úvod do problematiky vykurovania tuhými palivami
Donedávna, kým nebolo obvyklé používanie akumulačných nádrží v prípade teplovodných kotlov na drevo a drevné brikety na ústredné kúrenie, kotol bol prevádzkovaný prevažnú časť vykurovacej sezóny na nižší výkon, ako bol jeho menovitý výkon. Takáto prevádzka má za následok celý rad negatívnych javov, ako je zníženie účinnosti kúrenia, dechtovanie kotla, vypúšťanie veľkého množstva škodlivých emisií do ovzdušia, a podobne. Toto všetko vedie potom k zbytočnému zvýšeniu nákladov na kúrenie, k zhoršovaniu životného prostredia, pracnejšiemu čisteniu kotla, ako aj ku skracovaniu jeho životnosti.
Hlavný dôvod takéhoto prevádzkovania kotla spočíva v tom, že pri správne naprojektovanom a nainštalovanom menovitom výkone kotla, v období, keď je vonkajšia teplota vyššia, než zodpovedá tepelnej zóne, v ktorej sa vykurovaný objekt nachádza, aby nedochádzalo k prekurovaniu objektu, užívateľ zníži výstupnú vykurovaciu teplotu na kotle pod optimálnu hranicu. Vzhľadom na chemické zloženie paliva je optimálna prevádzková teplota kotla na výstupe 75-85 °C, na vratnej teplota vody min. 60-65 °C a optimálna teplota horenia paliva je 1000-1200 °C. Prevádzkovaním kotla pod týmito teplotami sa síce krátkodobo dosiahne požadovaný efekt zníženia prebytkového tepla a neprekurovania domácnosti, no zároveň dochádza ku všetkým negatívnym hore uvedeným javom.
Dôležité je si uvedomiť, že počas vykurovacieho obdobia je iba niekoľko dní, resp. týždňov, kedy sú vonkajšie teploty na hranici danej tepelnej zóny, t.j. kedy sa reálne využije a spotrebuje všetko vyrobené teplo pri prevádzke kotla na jeho menovitý výkon. Za týchto podmienok je v praxi veľmi častým javom, že kotol je prevádzkovaný v teplotnom režime na výstupe 50-60 °C a vratnej vode 30-40 °C, čo je veľmi neefektívne a životnému prostrediu značne škodlivé.
Pri výpočte menovitého výkonu kotla projekčné normy zohľadňujú hlavne tepelnú zónu, v ktorom sa vykurovaný objekt nachádza, jeho veľkosť, mieru zateplenia, povahu používania objektu a podobne. Podľa týchto kritérií sa potom vypočíta požadovaný inštalovaný menovitý výkon kotla. Ten by mal byť taký, aby sa spoľahlivo objekt vykúril pri najnižších vonkajších teplotách danej tepelnej zóny. Najčastejšie sa táto teplota v našich klimatických podmienkach pohybuje v rozmedzí -11 až -18 °C.
Prečítajte si tiež: Riziká studenej sprchy
Čo je akumulačná nádrž a ako funguje?
Akumulačné nádrže sú špeciálne nádrže určené na uchovanie prebytočnej tepelnej energie, ktorú následne uchovávajú pre ďalšie využitie. Akumulačný zásobník je veľká izolovaná nádrž naplnená vodou, ktorá slúži na akumuláciu a následné uschovanie tepla pre vykurovací systém.
Princíp akumulačnej nádrže je jednoduchý. Keď je zariadenie zapnuté, vykurovacie médium (napr. voda alebo tepelný roztok) je ohrievané a teplá látka sa ukladá do nádrže. Počas obdobia, keď nie je potrebné vykurovanie alebo ohrev vody, sa teplá látka uchováva v akumulačnej nádrži. Keď je potrebný ohrev, uložené teplo sa uvoľňuje a používa sa na vykurovanie alebo ohrev vody.
Bežná konštrukcia akumulačnej nádrže je zvislý valec z ocele s objemom desiatky až stovky litrov, dobre tepelne izolovaný (často polyuretánovou penou). Zásobník má niekoľko prípojov pre vstup a výstup vykurovacej vody a neraz aj vstavané teplotné senzory. V niektorých prípadoch obsahuje aj vnútorný výmenník tepla (napríklad špirálovitý had), ktorý umožňuje pripojiť ďalší zdroj tepla alebo ohrev TÚV.
Princíp stratifikácie (vrstvenia teploty) zabezpečuje, že horná časť zásobníka ostáva najteplejšia - odtiaľ sa berie voda do vykurovania, zatiaľ čo chladnejšia voda zostáva naspodku pre dohrievanie.
Typy akumulačných nádrží
Bežne sa rozlišujú dva druhy zásobníkov - jeden pre vykurovaciu vodu a druhý pre teplú úžitkovú vodu. Z hygienických dôvodov musia byť tieto oddelené: voda v kúrení obieha v uzavretom okruhu a nie je pitná, zatiaľ čo TÚV musí spĺňať kvalitu pitnej vody. Klasický zásobník TÚV (bojler) preto nemôže priamo slúžiť ako akumulačný zásobník pre kúrenie. Existujú však aj kombinované riešenia:
Prečítajte si tiež: Funkcia DPF Filtra
- Zásobník s modulom čerstvej vody: Ide o akumulačnú nádrž plnú vykurovacej vody, ktorá má integrovaný výmenník pre prietokovú prípravu TÚV.
- Dvojkomorový (kombinovaný) zásobník 2 v 1: Je konštruovaný ako jeden plášť, v ktorom sa nachádza vnútorný zásobník na TÚV obklopený objemom vody pre vykurovanie. Takéto riešenie šetri miesto, lebo namiesto dvoch nádrží je jedna, avšak zvyčajne má menšiu celkovú kapacitu tepla.
Výhody používania akumulačnej nádrže
Inštalácia akumulačných nádrží do vykurovacieho systému predstavuje ideálne riešenie, ako odstrániť problém s rozdielnymi vonkajšími teplotami. Akumulačná nádrž umožňuje ukladať vznikajúce prebytočné teplo, ktoré sa následne využije na kúrenie. Kotol tak môže byť prevádzkovaný počas vykurovacieho obdobia na menovitý výkon bez ohľadu na vonkajšiu teplotu. Medzi hlavné výhody používania akumulačnej nádrže patria:
- Zvýšenie efektivity vykurovania: Akumulačná nádrž umožňuje kotlu pracovať pri optimálnej teplote a výkone, čo vedie k efektívnejšiemu spaľovaniu paliva a vyššiemu využitiu energie.
- Úspora paliva: Vďaka efektívnejšiemu spaľovaniu a minimalizácii tepelných strát sa znižuje spotreba paliva, čo vedie k úsporám nákladov na kúrenie. Úspora paliva vďaka akumulačnej nádrži sa odhaduje na 10 až 20%.
- Predĺženie životnosti kotla: Prevádzka kotla pri optimálnej teplote znižuje dechtovanie a zanášanie kotla, čo prispieva k predĺženiu jeho životnosti.
- Zníženie emisií: Efektívnejšie spaľovanie paliva znižuje emisie škodlivých látok do ovzdušia, čím sa prispieva k ochrane životného prostredia.
- Vyrovnávanie nerovnomernosti výkonu kotla: Akumulačná nádrž vyrovnáva výkyvy vo výkone kotla, čím zabezpečuje stabilné vykurovanie.
- Zvýšenie komfortu: Akumulačná nádrž umožňuje menej časté prikladanie paliva a zabezpečuje tepelnú pohodu aj počas noci alebo počas dňa, ak nie je nikto doma prítomný.
- Možnosť kombinácie viacerých zdrojov tepla: Akumulačná nádrž umožňuje kombinovať rôzne zdroje tepla, ako sú kotly na tuhé palivo, solárne panely, tepelné čerpadlá alebo krbové vložky s výmenníkom.
- Lepšie využitie nízkej tarify a akumulácia lacnej energie: Akumulačný zásobník umožňuje naakumulovať teplo v čase lacnej elektriny - napríklad v noci, keď je dom aj tak menej vykurovaný.
Ako určiť správnu veľkosť akumulačnej nádrže?
Veľkosť akumulačnej nádrže závisí od výkonu kotla a potrebách domácnosti. Všeobecne platí, že na každý 1 kW výkonu kotla by malo pripadať aspoň 55 litrov objemu nádrže. Pre zvýšenie komfortu je však vhodné inštalovať akumulačnú nádrž s objemom 80 litrov/kW, prípadne i viac, pokiaľ to priestorové podmienky umožňujú.
Napríklad pre kotol s výkonom 20 kW je odporúčaná akumulačná nádoba s objemom minimálne 1100 litrov. To platí v prípade, že v domácnosti nie je využívané podlahové vykurovanie, ktoré samo o sebe slúži na akumuláciu tepla. Pri veľkých domoch, alebo pokiaľ sa nádoba využíva aj pre solárne systémy, môže byť objem ešte väčší.
Orientačný výpočet veľkosti akumulácie podľa druhu kúrenia v objekte:
- Pokiaľ kúrite radiátormi, tak objem akumulačnej nádrže vypočítate násobkom výkonu zdroja vykurovania × 55 l objemu akumulačnej nádrže. Napríklad 10 kW výkonu kotla × 55 l = nádrž s objemom 550 l.
- Pokiaľ kúrite podlahovým vykurovaním, tak objem akumulačnej nádrže vypočítate násobkom výkonu zdroja vykurovania × 80 - 100 l objemu akumulačnej nádrže. Napríklad 10 kW výkonu kotla × 100 l = nádrž s objemom 1000 l.
Umiestnenie akumulačnej nádrže
Akumulačná nádrž má byť umiestnená čo najbližšie ku kotlu, aby sa minimalizovali tepelné straty v potrubí. Najčastejšie sa tak inštaluje do technickej miestnosti, pivnice alebo kotolne. Pri zaobstarávaní akumulačnej nádoby počítajte s jej väčším rozmerom - napríklad či prejde dverami, aby nebolo nutné riešiť stavebné úpravy. Je nutné zaistiť dostatočný priestor nielen pre manipuláciu pri inštalácii, ale aj pre následnú údržbu. Vyhnite sa inštalácii vo vlhkom prostredí, ktoré by mohlo spôsobiť kratšiu životnosť a nezabudnite ani na nosnosť podlahy, pretože plne naplnená nádoba môže vážiť aj niekoľko ton.
Prečítajte si tiež: Vlastnosti PEX potrubia
Akumulačná nádrž a tepelné čerpadlá
Pri rozhodovaní, či zaradiť akumulačný zásobník do systému s tepelným čerpadlom, zohrávajú úlohu viaceré technické faktory. Medzi hlavné dôvody pre použitie akumulačnej nádrže s tepelným čerpadlom patria:
- 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 problémom s nízkym prietokom 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: Všetky spomínané body prispievajú k tomu, že tepelné čerpadlo môže pracovať dlhšie v optimálnych podmienkach namiesto častého zapínania a vypínania.
Je však dôležité poznamenať, že ak máte v dome teplovodné podlahové kúrenie, to už samo o sebe predstavuje značný akumulačný prvok. Preto v systémoch s podlahovým vykurovaním často nie je nevyhnutné pridávať ďalší akumulačný zásobník.
Investícia do akumulačnej nádrže: Náklady a návratnosť
Obstaranie akumulačnej nádrže predstavuje počiatočnú investíciu, ktorú je potrebné zvážiť. Medzi hlavné náklady patria:
- Cena akumulačnej nádrže: Cena závisí od objemu, typu a výrobcu nádrže. Kvalitný 200-300 l zásobník môže stáť niekoľko stoviek eur.
- Náklady na montáž a zapojenie: K cene nádrže je potrebné prirátať náklady na prácu a materiál na zapojenie do systému.
Na druhej strane, používanie akumulačnej nádrže prináša úspory na prevádzkových nákladoch:
- Úspora na palive: Vďaka efektívnejšiemu spaľovaniu a minimalizácii tepelných strát sa znižuje spotreba paliva.
- Lepšie využitie lacnejšej energie: Akumulačná nádrž umožňuje využívať lacnejšiu energiu (nočný prúd, prebytočná energia z fotovoltiky) a znižovať spotrebu drahšej elektriny cez deň.
- Predĺženie životnosti kotla: Zníženie dechtovania a zanášania kotla prispieva k predĺženiu jeho životnosti, čo znižuje náklady na údržbu a opravy.
Návratnosť investície závisí od viacerých faktorov, ako sú ceny paliva, režim využívania, klíma a veľkosť domu. Všeobecne sa dá povedať, že akumulačná nádrž sa ekonomicky oplatí najmä tam, kde umožní využívať výrazne lacnejšiu energiu alebo zabráni neefektívnemu chodu systému. V opačných prípadoch môže byť návratnosť dlhá (možno aj 10 a viac rokov) a rozhodnutie je skôr o zvýšení komfortu a životnosti než o priamom finančnom zisku.
tags: #vyznam #akumulacnej #nadrze #pre #vykurovanie