W jaki sposób podgrzewać wodę użytkową (c.w.u.) poza sezonem grzewczym?
W jaki sposób podgrzewać wodę użytkową (c.w.u.) poza sezonem grzewczym?
W sezonie grzewczym z przygotowaniem ciepłej wody zazwyczaj nie ma problemu - najczęściej robi to kocioł ogrzewający budynek. Ale po sezonie korzystanie z tego urządzenia może być drogie i niewygodne. Jak sobie poradzić z tym problemem?
Przygotowanie c.w.u. rządzi się innymi prawami niż ogrzewanie domu.
Po pierwsze, zapotrzebowanie na nią jest mniej więcej stałe niezależnie od pory roku. Tu nieco wyłamują się właściciele przydomowych basenów (ich podgrzewanie również zalicza się do przygotowania c.w.u.), jednak w naszym kraju to raczej mało liczna grupa.
Po drugie ilość potrzebnej do tego energii nie zależy od wielkości domu, standardu jego ocieplenia itd., lecz od liczby mieszkańców oraz ich nawyków.
Po trzecie, odpowiednią, równą dobowemu zapotrzebowaniu, ilość ciepłej wody można zgromadzić zawczasu na zapas, nawet poprzedniego dnia. Wymaga to oczywiście odpowiednio dużego, izolowanego zbiornika, nie jest jednak specjalnie trudne. W przypadku ogrzewania budynku gromadzenie ciepła aż z takim zapasem to raczej możliwość teoretyczna, trudna do realizacji w praktyce.
Po czwarte wreszcie, dla działania instalacji c.w.u. nawet ważniejsza niż ilość pozyskanej energii jest odpowiednio wysoka temperatura wody. Bo przecież nie będziemy wcale zadowoleni gdy np. kolektory słoneczne zamiast 100 l wody o temperaturze 40°C dadzą nam 400 l ale zaledwie o temperaturze 20°C.
Musimy mieć to na względzie dobierając system, który zapewni nam ciepłą wodę wygodnie i tanio w sezonie od wiosny do jesieni.
Dlaczego szukamy innego sposobu podgrzewania wody użytkowej?
Są trzy zasadnicze powody dla których myślimy o alternatywnych wobec kotła sposobach podgrzewania ciepłej wody.
Pierwszym jest uciążliwość palenia w kotle poza sezonem grzewczym. Dotyczy to przede wszystkim właścicieli kotłów zasypowych (bez podajnika) na węgiel i drewno. Noszenie opału, codzienne rozpalanie, czyszczenie kotła i wynoszenie popiołu z całą pewnością nie należy do przyjemności. Praktyka to potwierdza, bo wiele osób w sezonie letnim decyduje się na używanie grzałki elektrycznej umieszczonej w zbiorniku wody, chociaż doskonale wiedzą, że koszty wzrosną.
Co do strony ekonomicznej trzeba jeszcze dodać, że użycie kotła zasypowego poza sezonem jest de facto mniej ekonomiczne niż w zimie. W końcu po rozpaleniu nie ogrzewamy wyłącznie ciepłej wody użytkowej, ale również wodę grzewczą w samym kotle i jakiejś części instalacji (kilkadziesiąt litrów). Potem ta woda się ochłodzi, a zawarte w niej ciepło się zmarnuje. Właściciele kotłów z podajnikiem mają wprawdzie wygodniej, bo odpada codzienne rozpalanie, ale kosztowo wypadają jeszcze gorzej.
Rzecz w tym, że taki kocioł więcej opału zużyje na całodobowe podtrzymywanie żaru niż na podgrzanie w sumie niezbyt wielkiej ilości c.w.u. Sprawność kotła przy takim sposobie pracy jest bardzo niska. Producenci wprawdzie nie podają tego rodzaju danych, ale śmiało można założyć, że jest przynajmniej dwa razy gorsza niż w sezonie grzewczym. Palenie węglem w tej sytuacji nie jest już wcale tak tanie.
Uciążliwość palenia w kotle z ręcznym sposobem załadunku paliwa poza sezonem grzewczym to jeden z powodów, dla których szukamy alternatywnych sposobów na podgrzewanie wody. (fot. Klimosz)
Drugi powód to właśnie koszty przygotowania c.w.u. poza sezonem. Jak pokazaliśmy powyżej kotły na paliwa stałe są poza sezonem znacznie mniej ekonomiczne niż w zimie. Jeżeli ich używanie zastąpimy grzałkami elektrycznymi będzie jednak znacznie drożej. Tańszej alternatywy szukają oczywiście również osoby korzystające z drogich nośników energii do ogrzewania - prądu, gazu płynnego (ze zbiornika), oleju opałowego.
Trzecia motywacja to dbałość o środowisko naturalne. Korzystając z odnawialnych źródeł energii, np. dzięki zastosowaniu kolektorów słonecznych, zużywamy mniej konwencjonalnych paliw i emitujemy mniej zanieczyszczeń. I to w swoim najbliższym otoczeniu.
Przygotowanie c.w.u. dzięki kolektorom słonecznym
Kolektory słoneczne są chyba najpopularniejsze wśród osób szukających sposobu na podgrzewanie wody poza sezonem grzewczym. I nic w tym dziwnego bo z racji bardzo nierównomiernego sezonowego rozkładu promieniowania słonecznego, właśnie wtedy dają najwięcej ciepła. W okresie wiosenno-letnim mogą praktycznie w pełni przejąć podgrzewanie c.w.u. W pozostałych okresach roku też dadzą pewne oszczędności, bo wstępnie podgrzeją wodę (np z 10 do 20°C), ale do użytecznej temperatury trzeba ją będzie jeszcze dogrzać kotłem lub grzałką.
Instalacje solarne najczęściej projektuje się tak, żeby pokrywały ok. 50% rocznego zapotrzebowania na ciepło. To zapewnia najlepsze zrównoważenie kosztów inwestycji i eksploatacji. Jeżeli latem korzystamy z drogiego nośnika ciepła lub męczymy się z obsługą kotła zasypowego kolektory będą więc bardzo dobrym wyborem. Pamiętajmy jednak, że musimy dysponować odpowiednim miejscem na kolektory, tak żeby były skierowane najlepiej na południe, ewentualnie odchylone na zachód lub wschód.
Ponadto konieczny jest duży zasobnik wody, ok. 300 l dla 4 osób. A w wielu domach trudno wygospodarować miejsce. Wadą instalacji solarnej jest też dość wysoka cena - za kompletny zestaw wraz z montażem zapłacimy ok. 10 000 zł.
Najpopularniejszą alternatywą dla kotła podgrzewającego wodę poza sezonem grzewczym są kolektory słoneczne. (fot. Nibe-Biawar)
Przygotowanie c.w.u. za pomocą pompy ciepła
Pompy ciepła przeznaczone tylko do podgrzewania c.w.u. w ciągu ostatnich kilku lat zdecydowanie się upowszechniły. To właśnie one w największej mierze ciągną ku górze statystyki sprzedaży pomp ciepła w Polsce. Są to specyficzne urządzenia o mocy najczęściej 1-2 kW, zwykle zintegrowane z dużym zasobnikiem wody (200-300 l). Pracują w systemie powietrze/woda, czyli czerpiąc ciepło z powietrza pochodzącego z zewnątrz lub z pomieszczeń. Dla większości modeli nie może ono mieć mniej niż -5°C.
Ogromną zaletą jest łatwość instalacji, także w już wykończonym domu. Wystarczy podłączyć rury z ciepłą i zimną wodą, wyprowadzić na zewnątrz dwa przewody powietrzne (jeżeli pompa ma wykorzystywać powietrze zewnętrzne) i włożyć wtyczkę do gniazdka elektrycznego.
W ciepłym sezonie koszty c.w.u. są bardzo niskie, 1 kWh ciepła kosztuje 0,17-0,20 zł. To około dwukrotnie mniej niż przy używaniu gazu płynnego i nawet 3-4 razy mniej niż gdy używamy grzałek elektrycznych. Pompa tylko do c.w.u. kosztuje od 4500 zł za wersję bez zasobnika po 6000-8000 zł za pompę wraz ze zbiornikiem ok. 200 l.
Pompa ciepła z podgrzewaczem do c.w.u. (fot. Galmet)
Kolektory słoneczne lub pompa ciepła mogą nas uwolnić od konieczności palenia w kotle poza sezonem. (fot. Hewalex)
Jak działa odzyskwa?
Odzyskwa to polski wynalazek, rodzaj wymiennika ciepła. Ścieki szare, czyli te pochodzące z prysznica i umywalki, ale już nie z sedesu przekazują swe ciepło wodzie przeznaczonej do podgrzania. Urządzenie jest wręcz genialne w swojej prostocie, bo nie ma żadnych części ruchomych, nie potrzebuje zasilania, ani konserwacji. Ścieki spływają grawitacyjnie, zaś przepływ świeżej wody zapewnia po prostu ciśnienie w wodociągu.
Z odzyskwą nie łączy się sedesów, pralek i zmywarek, ze względu na dużą ilość niesionych zanieczyszczeń. Nie odzyskamy też ciepła przy spuszczaniu wody po kąpieli w wannie, bo ta konstrukcja wymaga równoczesnego spływu ścieków i poboru ciepłej wody (jak przy braniu prysznica).
Z tego względu, chociaż sprawność samego wymiennika ciepła sięga 75% to w skali całego domu faktyczny odzysk wyniesie ok. 50%. To i tak bardzo dużo, w skali roku porównywalnie z kolektorami. Choć trzeba zaznaczyć, że w odróżnieniu od instalacji solarnej nie zastąpi ona w pełni kotła czy grzałki nawet w środku lata. Odzyskwa jest przy tym bardzo tania, kosztuje 1800 zł.
Odzyskwa: przepływ energii w instalacji ciepłej wody - układ typowy (schemat)
Odzyskwa: przepływ energii w instalacji ciepłej wody - układ z odzyskiem ciepła (schemat)
Odzyskwę należy zamontować równolegle do zasadniczego pionu kanalizacyjnego. Urządzenie to nie potrzebuje zasilania prądem. (fot. Dworek Polski)
Odzyskwa - sposób na pozyskanie energii z domowych ścieków
Przygotowanie c.w.u. - grzałka elektryczna
Grzałka elektryczna umieszczona w zbiorniku c.w.u. to rozwiązanie inwestycyjnie najtańsze z dostępnych - kosztuje nieco ponad 100 zł. Jej montaż jest przy tym bardzo łatwy, a praca w pełni automatyczna (grzałki mają własny termostat utrzymujący ustawioną temperaturę wody).
W zasadzie jedyną, ale za to naprawdę istotną wadą tego rozwiązania są wysokie koszty energii elektrycznej - ok. 0,65 zł/kWh. Jednak właśnie ze względu na znikome koszty inwestycyjne grzałkę warto mieć jako uzupełnienie instalacji c.w.u., np. do podniesienia temperatury wody wstępnie lecz zbyt słabo podgrzanej przez kolektory.
Podgrzewacz można wyposażyć w programator informujący o stanie ciepłej wody. (fot. Atlantic Polska)
Zobacz ogrzewacz z przenośnym programatorem
Z zasobnikiem czy przepływowo?
Ciepła woda użytkowa (c.w.u.) może być przygotowywana w zasobniku, niejako na zapas, lub przepływowo, czyli dopiero w momencie odkręcenia kranu. Pierwszy, zasobnikowy wariant dostępny jest dla wszystkich, bo tu źródło ciepła może być dowolne - każdy rodzaj kotła, odrębny podgrzewacz gazowy, pompa ciepła, kolektory słoneczne, grzałka elektryczna.
Z kolei podgrzewanie przepływowe wchodzi w grę tylko, jeżeli używamy gazu lub prądu. Jedynie zasilane nimi urządzenia da się bowiem błyskawicznie włączać i wyłączać, a przy tym od razu osiągają one dużą moc.
Ile wody i energii zużywamy?
Jako typowe dobowe zużycie przyjmuje się 50 l wody o temperaturze 45°C. Dość łatwo można policzyć ile energii to pochłonie. Założenia są następujące:
50 l na osobę w ciągu doby;
temperatura c.w.u. 45°C;
temperatura wody zasilającej 10°C;
różnica wynosi więc 35 K;
ciepło właściwe wody 4,2 kJ/(kg·K).
Litr wody ma masę 1 kg, dziennie przygotowanie wody pochłonie dla jednej osoby: 50 l × 35 K × 4,2 kJ/(kg·K) = 7350 kJ
Dzieląc to przez 3600 otrzymujemy wartość w kWh: 7350 kJ : 3600 = 2,04 kWh
Dla rodziny złożonej z 4 osób otrzymujemy więc nieco ponad 8 kWh dziennie. W porównaniu ze zużyciem energii na ogrzewanie domu nie jest to zbyt dużo, bo typowy kocioł o mocy 20 kW daje tyle w mniej niż pół godziny pracy. Jednak pamiętajmy, że ciepła do podgrzania c.w.u. potrzebujemy dzień w dzień, przez cały rok.
W praktyce będzie to zwykle więcej, przede wszystkim dlatego, że zawsze występują pewne straty - ciepło ucieka z zasobnika i rur, szczególnie jeżeli mamy cyrkulację. Orientacyjnie można założyć, że faktyczne zużycie wzrasta z tego powodu do ok. 10 kWh na dobę. Rocznie mamy więc ok. 3600 kWh, z tego połowę poza sezonem grzewczym (1800 kWh).
Jednak trzeba koniecznie uwzględnić jeszcze czynnik ludzki - każdy z nas ma nieco inne nawyki. A wystarczy, że ktoś lubi częste kąpiele w wannie zamiast prysznica, żeby zużycie wody drastycznie wzrosło. W końcu średniej wielkości wanna mieści ok. 150 l. A to przecież ilość w teorii wystarcza to dla 3 osób! Tak naprawdę również prysznic nie musi być wcale tak oszczędny, jak się to zwykle przedstawia. Odkręcenie jego pełnego strumienia na 10 minut oznacza, że wypłynie przynajmniej 100 l wody.
W związku z tym podchodźmy zawsze z pewną rezerwą do średnich wartości zużycia wody, obietnic sprzedawców itd. Jeżeli wiemy, że wody zużywamy szczególnie dużo, tym bardziej warto pomyśleć o sposobach na obniżenie rachunków.
Czym jest cyrkulacja?
Sposobem na bardziej komfortowe i oszczędne korzystanie z ciepłej wody jest zastosowanie cyrkulacji. Dzięki niej ciepła woda leci z kranu zaraz po jego odkręceniu, bez spuszczania wychłodzonej, zalegającej w rurach. Wszystko dlatego, że punkty poboru wody (ew. rozdzielacz) łączy z zasobnikiem dodatkowa rurka, dzięki czemu powstaje pętla, w której woda może krążyć. Żeby wprawić ją w ruch, potrzebna jest pompa.
Jednak nie ma co obawiać się zużycia prądu. Nowoczesne pompy cyrkulacyjne mają moc zaledwie ok. 5 W. Ponadto i straty ciepła w wyniku krążenia wody są bardzo małe, jeżeli rury osłania gruba izolacja cieplna, sama zaś pompa nie musi przecież pracować przez całą dobę. Dobrym rozwiązaniem jest prosty programator czasowy wyłączający ją w nocy i w środku dnia, kiedy nie ma nas w domu.
Trzeba od razu zaznaczyć, że cyrkulacja nie zawsze jest potrzebna. W instalacjach, w których wszystkie punkty poboru są blisko kotła (2-3 m), jej brak nie będzie dokuczliwy. Jeżeli jednak odległości są większe, czekanie na ciepłą wodę jest po prostu uciążliwe, a spuszczanie wychłodzonej jest zwyczajnym marnotrawstwem i niepotrzebnie zwiększa ilość ścieków.
Od 1998 roku Redakcja "Budujemy Dom" tworzy społeczność pasjonatów budownictwa, którzy z chęcią dzielą się swoją wiedzą i doświadczeniem. Nasz zespół to wykwalifikowani redaktorzy, architekci, inżynierowie i specjaliści z różnych dziedzin budownictwa, którzy stale poszerzają swoją wiedzę i śledzą najnowsze trendy.
Skomentuj
