Príprava teplej vody a meranie tepla
Teplá voda, dodávaná do domácností pre hygienické a sanitárne účely, má v tepelnom hospodárstve zložitejšiu pozíciu oproti vode na vykurovanie. Hlavne musí spĺňať požiadavky na kvalitu a bezpečnosť a tiež vyžaduje vyššiu zložitosť prípravy, čo sa zasa premieta v ekonomike a súvisiacich technických riešeniach. Príspevok porovnáva teoretické aj praktické poznatky z prípravy a distribúcie teplej vody a tiež spôsob bilancovania energií pri jej príprave.
Spôsoby prípravy teplej vody
Teplá voda je pripravovaná zvyčajne podľa charakteru odberu. Pri jej návrhu sa vychádza z technických noriem (STN EN 806-2:2013 Vnútorné vodovody, STN 06 0320 Tepelné sústavy v budovách – Teplá úžitková voda).
V princípe môžeme hovoriť o 3 typoch prípravy teplej vody:
- Plne prietokový ohrev
- Zásobníkový ohrev
- Zmiešaný (kombinácia plne prietokového a zásobníkového ohrevu)
Plne prietokový ohrev
Výhodou je nízka tepelná strata z dôvodu malej vonkajšej plochy a tiež efektívne riešenie hygieny prípravy, pretože prúdenie vody je turbulentné, premenlivé a zamedzuje množeniu baktérií Legionella pneumofila.
Nevýhodou je požiadavka na vyšší tepelný výkon zdroja, väčšinu pracovnej doby predimenzovanosť výmenníka tepla a regulačného ventilu, potreba vyššej ohrievacej teploty a zvyčajne nutnosť doplnkovej vyrovnávacej nádrže kvôli stabilite výstupnej teploty.
Obr. 1 – výmenník tepla
Zásobníkový ohrev
Výhodou je potreba nízkeho výkonu zdroja a vhodnejšie dimenzovanie regulačného ventilu. Takisto je pre zásobník dostačujúca nižšia ohrievacia teplota a nie je potreba dodatočnej nádrže pre tlmenie teplotných výkyvov.
Nevýhodou sú vyššie tepelné straty v dôsledku logicky väčšej povrchovej plochy. Už menej efektívna je ochrana proti tvorbe baktérií Legionella pneumofila. Z tohto dôvodu musí byť doplnený spôsob hygienického prehrievania cirkulovanej vody v systéme (spravidla v nočných hodinách).
Obr. 2 – zásobník s výhrevnou vložkou
Zmiešaný ohrev kombinuje výhody a nevýhody oboch popisovaných spôsobov ohrevu a je vlastne nutnosťou pri väčších odberoch, nárazových odberoch, alebo v športovom odvetví. Prietokový ohrev s nižším tepelným výkonom zabezpečuje oblasť stabilného odberu a zásobník pomáha vykrývať špičky a prepady v odbere a tvorí tlmiaci prvok voči zdroju tepla.
Podmienky, ovplyvňujúce prípravu teplej vody
Teplá voda nie je samostatný, izolovaný systém. Pri jej príprave je potrebné zohľadniť viaceré podmienky, ktoré ovplyvňujú ako samotný technický návrh, tak aj ekonomiku prevádzky. Medzi takéto podmienky patria napríklad:
- Miesto prípravy
- Architektúra systému
- Vplyv akumulácie v systéme
- Odberový diagram
- Parametre média
- Množstvo teplej vody
Miesto prípravy
Lokalizácia prípravy teplej vody ovplyvňuje podiel cirkulačnej zložky na celkovom tepelnom výkone a tiež potrebu ohrievacej teploty. Z pohľadu umiestnenia sa uskutočňuje príprava teplej vody v zdroji tepla, po trase k odberateľovi (napr. centrálna OST), alebo priamo u odberateľa (domová OST).
Architektúra systému
Ovplyvňuje súčasnosť pri odbere teplej vody jednotlivými odbernými miestami, potrebu ohrievacej teploty a tiež úbytok teploty na trase od miesta prípravy k samotnému odberu.
Obr. 3 Architektúra systému
Akumulácia tepla v systéme
Má vplyv na pomer výkonu prietokového ohrevu k celkovému potrebnému výkonu pre teplú vodu, rieši časový posun medzi výrobou a spotrebou, má optimalizačný a tlmiaci účinok voči zmenám výkonu a teploty.
Odberový diagram
Má rozhodujúci vplyv pre návrh a dimenzovanie technológie prípravy teplej vody. Diagram odberu teplej vody v priebehu dňa určuje vhodnosť pomeru plne prietokového ohrevu k zásobníkovému ohrevu, resp. k akumulácii.
Parametre média
Zvolený spôsob prípravy teplej vody (napr. viacstupňový) a teploty ohrievacieho média a cirkulácie určujú rozloženie tepelného výkonu a prietokov pre jednotlivé zariadenia ohrevu teplej vody.
Množstvo teplej vody
V neposlednom rade je dôležité samotné množstvo teplej vody. Pri nadimenzovaní zariadenia pre prípravu teplej vody vrátane cirkulácie má výrazný vplyv na ekonomiku prevádzku, vyčíslenú napríklad ukazovateľom mernej spotreby tepla na prípravu teplej vody. Na obrázku nižšie je znázornený hodinový priebeh mernej spotreby tepla na ohrev m3 teplej vody počas dňa ako dôsledok zmeny množstva odoberanej teplej vody.
Obr. 4 Merná spotreba tepla na prípravu teplej vody počas dňa
Bilancovanie energií pri príprave teplej vody
Zapojenie zariadení pre prípravu teplej vody a tiež použitie jednotlivých zdrojov tepla na ohrev má samozrejme vplyv na spôsob bilancovania a merania energií. Dôležité je rozlišovať medzi bilancovaním a meraním a samostatne evidenciou pre ÚRSO.
Na obr. 5 je príklad principiálnej schémy merania. Z pohľadu merania je merané množstvo tepla na dohrev teplej vody v 2 stupňoch ohrevu, množstvo elektriny pre predohrev teplej vody v zásobníku s elektrickou špirálou a tiež množstvo studenej vody, použitej na prípravu teplej vody.
Z pohľadu bilancovania je celkové množstvo tepla, použité na ohrev teplej vody dané súčtom hodnoty na merači tepla a hodnoty elektromera.
Qc = Qmt + E
Merná spotreba tepla na prípravu teplej vody je potom daná ako podiel celkového množstva tepla na prípravu teplej vody a množstva studenej vody, nameraného vodomerom.
MST = Qc / Mv
Obr. 5 Principiálna schéma zapojenia ohrevu TV s meraním
Spôsob bilancovania energií sa následne premieta do vykazovania položiek v rámci cenotvorby tepla. Tabuľka vyššie ukazuje rozdelenie ekonomicky oprávnených variabilných nákladov. Namerané množtvo tepla na merači tepla Qmt sa premietne do riadkov 1.1 až 1.6 cez účinnosť výroby a použité palivo pri výrobe. Nameraná elektrina pre špirálu sa premietne do riadka 1.7.
V prípade, že na ohrev cez špirálu bola použitá elektrina zo slnečnej energie, toto množstvo energie sa ocení v zmysle Vyhlášky ÚRSO č. 312/2022 Z. z.
Záver
Dôležité je pri rôznych schémach zapojenia rozlišovať medzi samotným meraním vrátane požiadaviek na meradlá a bilancovaním pre účely fakturácie a cenotvorby. Pretože schémy zapojenia kotolní a odovzdávacích staníc tepla sa komplikujú v dôsledku inštalácie nových technológií a spôsobu ich využitia, aj schémy merania a samotné bilancovanie tomu musia odpovedať. Je potrebné na to dbať pri každej zmene v zapojení a posúdiť súlad navrhovaného riešenia s vykazovaním regulovanej činnosti.
Ing. Ján Sadlek, KOOR, s.r.o. Bratislava
Tab. 1 Ekonomicky oprávnené náklady podľa ÚRSO
Literatúra
[1] STN EN 806-2:2013 Vnútorné vodovody
[2] STN 06 0320 Tepelné sústavy v budovách – Teplá úžitková voda
[3] Buderus – Dimenzovanie a výber zásobníkových ohrievačov vody (podklady pre projektovanie)
[4] Časopis Správa budov 3/2024
[5] Prednáška: Ján Sadlek – Prietočný a zásobníkový ohrev teplej vody
[6] Vyhláška ÚRSO č. 312/2022 Z.z. o cenotvorbe v oblasti tepelnej energetiky
PARTNERI
