Przygotowanie ciepłej wody użytkowej to stała i niekiedy całkiem znaczna, pozycja w kosztach utrzymania domu. Naturalne jest więc szukanie sposobów na ich obniżenie. Najpopularniejszym, ale nie jedynym, jest wykorzystanie kolektorów słonecznych. Warto też pomyśleć o wygodzie korzystania z c.w.u. Zyskają na tym mieszkańcy ale wzrośnie również wartość domu.
W polskich domach podstawą funkcjonowania systemu przygotowania ciepłej wody jest prawie zawsze kocioł jedno- lub dwufunkcyjny, którego głównym zadaniem jest ogrzewanie domu. Kocioł jest jednofunkcyjny, gdy podgrzewa wodę zgromadzoną w zasobniku. Standardowo dobiera się zasobnik zgodnie z zasadą 50 l na osobę. Przygotowanie wody w zasobniku umożliwia następnie jej duży pobór bez wahań ciśnienia i temperatury. Można ponadto wykonać cyrkulację c.w.u. Działanie takiego systemu jest proste – jeżeli woda w rurociągach wody ciepłej się wychłodzi, to wraca dodatkowym przewodem (przewodami) o mniejszej średnicy do zasobnika c.w.u. a na jej miejsce do rur napływa równocześnie ciepła woda z zasobnika.
Z kolei kocioł dwufunkcyjny ogrzewa budynek, a na potrzeby c.w.u. działa jak przepływowy ogrzewacz wody. Zajmuje niewiele miejsca, bo nie wymaga zasobnika. Jednak wypływ wody następuje zawsze z pewną zwłoką, a równoczesny jej pobór w kilku miejscach powoduje wahania ciśnienia i temperatury. W tym układzie nie da się też zastosować cyrkulacji. Z tych względów kotły dwufunkcyjne stosuje się najczęściej w niewielkich domach, gdzie wszystkie punkty poboru znajdują się blisko siebie i nie jest ich wiele.
Kotły dwufunkcyjne zajmują niewiele miejsca, bo nie potrzebują zasobnika wody. Dobrze sprawdzają się gdy wszystkie punkty poboru wody są blisko nich. (fot. Junkers)
Na rynku są też kotły dwufunkcyjne z niewielkim, kilkudziesięciolitrowym zasobnikiem c.w.u. Przy niewielkim poborze wody wystarcza w nich zasobnik, a gdy będziemy np. napełniać dużą wannę, urządzenie automatycznie przełączy się w tryb przepływowego przygotowania c.w.u. Wszystkie kotły na paliwa stałe oraz pompy ciepła działają zawsze jako urządzenia jednofunkcyjne. Natomiast kotły gazowe i elektryczne występują zarówno jako jedno- jak i dwufunkcyjne.
Stosowane niekiedy elektryczne i gazowe ogrzewacze przepływowe c.w.u. działają w sposób analogiczny do kotłów dwufunkcyjnych, ze wszystkimi tego konsekwencjami. Z kolei podgrzewacze zasobnikowe, np. z grzałką elektryczną pracują podobnie do kotłów jednofunkcyjnych.
System przygotowania c.w.u. ponad standard
Coraz częściej inwestorzy uzupełniają system przygotowania c.w.u. o dodatkowe urządzenia. Takie podejście upowszechniło się przez ostatnie lata przede wszystkim za sprawą kolektorów słonecznych, jednak to nie jedyna możliwość. Rozbudowanie instalacji c.w.u. o pompę ciepła, kolektory słoneczne, urządzenie do odzysku ciepła ze ścieków, chociaż wiąże się z kosztami inwestycyjnymi, daje przynajmniej trzy istotne korzyści:
zmniejsza koszty eksploatacyjne, w sposób bardzo nawet bardzo odczuwalny, jeżeli korzystamy z drogich nośników energii (prąd, gaz płynny);
zwiększa wygodę korzystania z instalacji, przede wszystkim w przypadku kotłów na paliwo stałe, bo nie musimy w nich palić poza sezonem grzewczym, a co za tym idzie również nosić opału, usuwać popiołu itd;
jest przyjazne dla środowiska, na co coraz więcej osób zwraca uwagę.
Wybór konkretnego rozwiązania zależy od tego co chcemy osiągnąć oraz od lokalnych uwarunkowań – o ile małą pompę ciepła pracującą tylko dla c.w.u. można mieć w każdym budynku, to już dla kolektorów warunki nie zawsze będą odpowiednie.
Najpopularniejszy sposób zmniejszenia kosztów przygotowania ciepłej wody to użycie kolektorów słonecznych. Uprzedźmy jednak od razu, że kolektory uzupełniają działanie tradycyjnych urządzeń grzewczych (kotła, ewentualnie grzałki elektrycznej), ale w pełni go nie zastępują. Wszystko dlatego, że ilość docierającej do nas energii słonecznej jest w chłodniejszych porach roku bardzo mała. Jednak nawet latem zdarzają się kilkudniowe okresy deszczowej, pochmurnej pogody, kiedy to wodę wstępnie podgrzaną przez kolektory trzeba jeszcze dogrzać.
Współpraca kotła z kolektorami słonecznymi to najczęściej spotykany przykład przygotowywania ciepłej wody przez więcej niż jedno urządzenie. Celem może być zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych lub większa wygoda, gdy korzystamy z paliw stałych.
Użycie kolektorów ma potencjalnie trzy cele.
Zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych. To podstawowa motywacja, bo energia słoneczna jest darmowa, a koszty działania instalacji solarnej (zużycie prądu, wymiana płynu solarnego co kilka lat) bardzo niskie. Jeżeli jednak patrzymy na sprawę wyłącznie z punktu widzenia ekonomii, to pamiętajmy, że najpierw trzeba zainwestować 8000–10 000 złotych.
Uwolnienie od konieczności palenia w kotle węglowym poza sezonem grzewczym.Codzienne rozpalanie w kotle zasypowym latem, tylko po to żeby popracował przez godzinę jest, najdelikatniej mówiąc, uciążliwe. Nie zapominajmy, że trzeba jeszcze przynieść paliwo, wynieść popiół, co kilka dni wyczyścić kocioł. Efekt jest zwykle taki, że poza sezonem grzewczym, czyli przez pół roku, wodę podgrzewa grzałka elektryczna w zasobniku. To z kolei powoduje, że nasz system, oparty z założenia o kocioł węglowy, przestaje być w rzeczywistości tani w eksploatacji.
W przypadku kotłów z podajnikiem jest może wygodniej, ale koszty eksploatacyjne też rosną. Przede wszystkim sprawność spalania w kotle z podajnikiem poza sezonem grzewczym będzie bardzo niska, śmiało można założyć, że dwukrotnie gorsza (niestety producenci kotłów nie prowadzą chyba w ogóle badań tego rodzaju). Więcej opału pochłania samo podtrzymanie żaru przez całą dobę niż podgrzewanie wody. Dodatkowo trzeba się liczyć z większym zanieczyszczeniem kotła i komina sadzą, bo warunki spalania są dalekie od optymalnych.
W dość dobrej sytuacji są tylko użytkownicy nowoczesnych kotłów na pelety, z funkcją samoczynnego rozpalania. To rozwiązanie wprowadzono przede wszystkim ze względu na fakt, że pelety gorzej utrzymują żar niż węgiel. Jednak nic nie stoi na przeszkodzie, żeby wykorzystać je do automatycznego podgrzania potrzebnego zapasu wody 1 lub 2 razy dziennie, a następnie wygaszenia kotła. To ogromna wygoda.
Mniejsze zanieczyszczenie środowiska. Paląc w kotle węglowym, szczególnie tylko na potrzeby c.w.u. produkujemy wyjątkowo dużo zanieczyszczeń, bo sprawność i jakość spalania jest wówczas bardzo zła. Dodatkowo, jeżeli jest to kocioł z podajnikiem, to z 24 godzin w ciągu doby przez 23 będzie pracował tylko na podtrzymanie żaru. W efekcie trujemy swoje najbliższe otoczenie. Kolektory, których wydajność jest dobra przede wszystkim w cieplejszych porach roku, niewątpliwie przyczyniają się do ulżenia środowisku.
W typowej sytuacji dla domu jednorodzinnego wystarcza niewielki zestaw 2–3 kolektorów. Są one w stanie pokryć około połowę rocznego zapotrzebowania na ciepłą wodę, z tego prawie 100% latem. (fot. Hewalex)
Czego wymaga dostosowanie domu do potrzeb instalacji solarnej? Przede wszystkim odpowiedniego miejsca na kolektory. Zwykle montuje się je na dachu, a wtedy musi on być:
skierowany na południe, ewentualnie dopuszcza się odchylenie do 50° na zachód lub wschód. Kierunek północny się nie nadaje;
wolny od zacienienia przez inne budynki, drzewa itp.
Drugi warunek to miejsce na większy niż standardowo zasobnik o pojemności 1,5–2 razy większej niż dobowe zużycie wody. Dla 4 osób daje to przynajmniej 300 l. Takie zbiorniki występują zaś już tylko w wersji stojącej, trzeba mieć więc odpowiednio dużo miejsca w kotłowni, ewentualnie gdzieś na poddaszu.
Zbiornik wody musi mieć przy tym specjalną konstrukcję, dostosowaną do potrzeb instalacji solarnej. Najpopularniejszy wariant to umieszczenie w nim dwóch wężownic grzewczych. Pierwsza, położona u dołu ma dużą powierzchnię, tak żeby była w stanie skutecznie przekazywać ciepło od płynu solarnego nagrzewanego w kolektorze do wody. Druga zaś, mniejsza i położona wyżej, jest zasilana przez kocioł. Pracuje on zaś tylko wówczas, gdy temperatura wody w zbiorniku nie jest wystarczająco wysoka. Z założenia dogrzewa jedynie wodę.
Taki zasobnik wody jest o kilkaset złotych droższy od standardowego, jednak najważniejsze, żeby w ogóle przewidzieć jego wstawienie i założenie kolektorów, jeżeli nie teraz to w przyszłości. Późniejsze przeróbki będą kłopotliwe i kosztowne.
Żeby założenie kolektorów miało sens powinny być one skierowane na południe i niezacienione. Jeżeli dach nam tego nie zapewni, można je umieścić na dodatkowej konstrukcji. (fot. Makroterm)
Sposób przygotowania c.w.u. - ogniwa fotowoltaiczne
Kolektory słoneczne to nie jedyny sposób pozyskiwania energii ze słońca. Służą do tego również panele słoneczne zbudowane z ogniw fotowoltaicznych. W ich przypadku otrzymujemy nie ciepło, lecz prąd elektryczny, czyli czystą energię, którą da się wykorzystać w dowolny sposób. Można ją więc spożytkować i do podgrzewania c.w.u.– wystarczy umieścić w zasobniku grzałkę zasilaną z ogniw. Takie rozwiązanie jest o tyle zasadne, że w praktyce nie sposób wykorzystać całą powstającą energię do zasilania innych urządzeń elektrycznych (pralka, lodówka itd.). Z oddawaniem zaś nadmiaru do sieci – co teoretycznie gwarantowała już nowelizacja prawa energetycznego w 2013 r. – w praktyce bywa bardzo różnie. Wtedy najprościej wykorzystać nadwyżkę właśnie do przygotowania c.w.u.
Dużą zaletą systemu fotowoltaicznego jest łatwość wykonania. Najważniejsze elementy to same ogniwa, falownik przetwarzający uzyskany z nich prąd stały na przemienny, którym zasilane są domowe urządzenia, trochę przewodów i aparatura zabezpieczająca. Zupełnie nie ma elementów ruchomych, a przewody mogą być długie, układane dowolnie, a żeby uniknąć odczuwalnych strat energii, wystarczy zwiększyć ich przekrój. Największą barierą w upowszechnianiu się instalacji fotowoltaicznych jest ich wysoka cena, bo najmniejsze systemy o mocy 3 kW kosztują przynajmniej 15 000 zł. Jednak coraz częściej na ich budowę można uzyskać rozmaite dotacje, np. na poziomie gmin.
Sposób przygotowania c.w.u. - pompa ciepła
Pompa ciepła ogrzewająca budynek prawie zawsze służy również do przygotowania ciepłej wody, działając podobnie jak kocioł jednofunkcyjny. Można jednak kupić odrębną pompę, tylko do podgrzewania ciepłej wody. Ma ona zwykle niewielką moc grzewczą do 2 kW i najczęściej jest zintegrowana z odpowiednim zasobnikiem. To urządzenia typu powietrze/woda czyli wykorzystujące powietrze jako źródło ciepła. Ich współczynnik COP zwykle nie jest najlepszy i wynosi 3,5–4 dla temperatury powietrza zewnętrznego 15°C i temperatury c.w.u. do 55°C. Jednak ze względu na stosunkowo niską cenę (6000–8000 zł) są atrakcyjną alternatywą dla kolektorów słonecznych. Ich zaletami są w porównaniu z zestawem solarnym:
niższa cena;
łatwiejsza instalacja;
większa niezależność od warunków atmosferycznych – liczy się tylko temperatura, a zachmurzenie nie ma znaczenia;
możliwość łatwego wyłączenia, gdy np. wyjeżdżamy i ciepła woda nie jest nam potrzebna;
w domu z mechaniczną wentylacją nawiewno- wywiewną możliwość pracy z wykorzystaniem ciepłego powietrza usuwanego z domu, a latem schłodzenia powietrza nawiewanego do domu (namiastka klimatyzacji).
b) fot. Galmet
Pompa ciepła przeznaczona tylko do c.w.u. ma niewielką moc i zwykle jest zblokowana z zasobnikiem (a), jednak są też urządzenia, które mogą współpracować z dowolnym zewnętrznym zasobnikiem (b).
Odzyskwa to wciąż dość mało znane, a bardzo interesujące urządzenie, pozwalające znacznie zmniejszyć zużycie ciepła do przygotowania c.w.u.Do tego jeszcze wymyślono je w Polsce. Idea jest bardzo podobna jak w przypadku wentylacji z odzyskiem ciepła. W centrali wentylacyjnej powietrze usuwane oddaje swe ciepło świeżemu. W odzyskwie zaś ścieki z wanny prysznica i umywalki, czyli powstałe z ciepłej wody, oddają ciepło wodzie użytkowej. Odzyskwa przy tym jedynie odpowiednio zaprojektowanym wymiennikiem ciepła typu woda/woda, a właściwie ścieki/woda.
W przeciwieństwie do centrali wentylacyjnej nie ma żadnych ruchomych części ani elementów zużywających prąd (takich jak wentylatory i nagrzewnica). Sprawność samego wymiennika przekracza 75%, jednak po uwzględnieniu faktu, że część ścieków do niego nie trafia, sprawność odzysku ciepła z ciepłej wody w skali całego domu wynosi ok. 50%. Oznacza to zredukowanie o połowę kosztów przygotowania c.w.u. Niebagatelnym argumentem na korzyść odzyskwy jest przy tym bardzo niska, w porównaniu z kolektorami lub pompa ciepła cena. Kosztuje ona zaledwie 1800 zł.
Oczywiście, nie jest to rozwiązanie bez słabych stron. Odzysk ciepła wymaga równoczesnego korzystania z wody oraz spuszczania jej w postaci ścieków. Z tego względu nie odzyskamy ciepła z kąpieli w wannie oraz pralek i zmywarek, bo tam pobór wody i odprowadzenie ścieków następuje w różnym czasie. Jednak i tak nie powinno się ich łączyć z odzyskwą ze względu na dużą ilość niesionych zanieczyszczeń. Ponadto z odzyskwą nie łączy się sedesów – w ściekach z nich i tak jest mało ciepła, za to dużo kłopotliwych zanieczyszczeń. Dlatego trzeba wygospodarować na nią miejsce równolegle do pionu. Trzeba przy tym dodać, że łatwo ją założyć na górnej kondygnacji. Na parterze zaś jest to utrudnione ze względu na konieczność zagłębienia się ponad 1 metr poniżej poziomu podłogi.
Ponadto odzyskwa funkcjonuje w sposób zasadniczo odmienny od kolektorów i pomp ciepła. Chociaż w skali roku oszczędności są podobne, nie uwolni nas ona latem od konieczności palenia w kotle lub użycia innego, tradycyjnego sposobu podgrzewania wody. Chociaż, oczywiście, jeżeli wodę będzie podgrzewał prąd (grzałka), zużyjemy go o połowę mniej.
Zasada działania odzyskwy. (fot. Dworek Polski)
Podgrzewanie wody użytkowej: Odzyskwa - sposób na pozyskanie energii z domowych ścieków
Sposób przygotowania c.w.u. - cyrkulacja
Cyrkulacja polega na krążeniu c.w.u. w rurach pomiędzy punktami poboru i zasobnikiem. To bardzo ważne uzupełnienie układu jej podgrzewania. Wiele osób zastanawia się czy jest konieczna, ale jedno nie ulega wątpliwości – każdy, kto już ją miał w domu, nie chce z niej rezygnować.
Należy ją zaplanować przed wykonaniem instalacji wodno-kanalizacyjnej, bo wymaga ułożenia dodatkowych przewodów (rur) cyrkulacyjnych oraz pompy, która wprawia wodę w ruch.Wiąże się to z pewnymi stratami energii (ciepła i elektryczności), tym większymi, im rurociągi są dłuższe. Zminimalizowaniu strat ciepła służy zaś izolacja cieplna rur oraz zmniejszenie ich średnic – cieńsza rura o tej samej długości mieści w sobie mniej wody.
Ważnym elementem oszczędności jest odpowiednie sterowanie cyrkulacją. Nie ma przecież sensu, żeby woda krążyła w rurach nieustannie przez całą dobę, w tym w środku nocy oraz w ciągu dnia, w godzinach kiedy wszyscy domownicy są w pracy lub w szkole. Nie chodzi przy tym o zużycie prądu przez pompę, bo to jest śmiesznie małe w nowoczesnych urządzeniach, których moc wynosi zaledwie ok. 5 W. Strata energii to przede wszystkim strata ciepła.
Najprostszy i najtańszy sposób na dobre sterowanie polega na podłączeniu pompy za pośrednictwem programatora czasowego wkładanego do gniazdka elektrycznego. Może być dobowy lub tygodniowy (ustawiamy od razu inny tryb na sobotę i niedzielę). Eksperymentalnie dobierzemy, kiedy obieg cyrkulacyjny ma pracować.
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Skomentuj
