Návrh a instalace zásobníku teplé vody: Klíčové aspekty a inovativní řešení

Návrh zásobníku teplé vody by měl v prvé řadě odpovídat použitému zdroji tepla a předpokládanému profilu odběru. Základní okrajové podmínky ovlivňují návrh zásobníku teplé vody a stanovený jmenovitý tepelný výkon zdroje tepla pro přípravu teplé vody. Ať již v případě novostavby či rekonstrukce nebo rozšíření již stávajícího provozu přípravy teplé vody jsou tyto informace nutné pro jakýkoli další výpočet, a to nezávisle na použité metodě návrhu. Projektant musí mít od investora nebo v ideálním případě z měření (u stávajících zařízení) podrobné informace o předpokládaném provozu přípravy teplé vody.

1. KOLIK? Stanovení množství potřeby teplé vody

Z pohledu toho, co bude určující pro celkové množství potřeby teplé vody, lze využít požadavky např. normy ČSN EN 12831-3 (stejně tak STN) [1]. Jak je zřejmé, pro stanovení množství přípravy teplé vody není vždy rozhodující počet osob, ale měrnou jednotkou může být, u jiných než obytných budov, také počet lůžek (hotely, nemocnice apod.) nebo také množství instalovaných odběrných míst (sportovní zařízení). Zajímavostí normy [1] je to, že pro kancelářské budovy, divadla, posluchárny, obchody, skladovací prostory apod., požadavky na potřebu teplé vody nejsou specifikovány.

Návrh zásobníku teplé vody nebo zásobníkového ohřívače vody spočívá především ve stanovení jeho objemu, který by měl pokrývat potřebu teplé vody v odběrové špičce. U metody dimenzování zásobníkových ohřívačů nebo zásobníků teplé vody podle křivek dodávky a odběru tepla používané v ČSN 06 0320 [1] je třeba znát průběh odběru teplé vody za celou periodu trvající většinou 24 h, k čemuž často chybějí informace. Doba ohřevu vody v zásobníkovém ohřívači může při dostatečném výkonu ohřevu trvat 0,5 až 3 h, což umožňuje navrhovat zásobu teplé vody na odběrovou špičku trvající stejnou dobu. Při tomto způsobu stanovení objemu zásobníku je však nutné znát, jaké množství z celodenní potřeby teplé vody bude v odběrové špičce spotřebováno. Toto množství je možné získat z měření spotřeby teplé vody v časových intervalech trvajících nejvíce 0,5 h.

Metoda stanovení objemu zásobníkového ohřívače nebo zásobníku teplé vody uvedená v tomto příspěvku je jednodušší než metody uvedené v ČSN 06 0320 [1] a ČSN EN 12831-3 [5]. Tato metoda je uvedena také v Sešitu projektanta [6] a dodatku k technickým pravidlům H-132 98 [3]. Při dimenzování ohřívačů touto metodou je nutná znalost součinitele nerovnoměrnosti potřeby teplé vody, který se stanovuje empiricky na základě měření denního průběhu odběru vody. Proto je její použití možné jen u typů budov, u nichž měření proběhla, nebo u kterých je denní průběh potřeby teplé vody znám z odborné literatury, např. [7]. U bytových domů se zatím nepodařilo najít křivku závislosti součinitele nerovnoměrnosti potřeby teplé vody na počtu obyvatel, proto jsou tyto součinitele uvedeny v tabulce (tab. 3). V typech budov, kde byla provedena jen jednotlivá měření (administrativní budova, mateřská škola), je třeba brát hodnoty součinitele nerovnoměrnosti potřeby teplé vody jako orientační. U administrativních budov platí zjištěné součinitele nerovnoměrnosti potřeby teplé vody jen pro velké budovy.

2. KDY? Časové rozložení odběru teplé vody

Časové rozložení odběru teplé vody hraje důležitou roli zejména v případech objektů s trvalejším charakterem odběru teplé vody. U objektů s výraznými odběrovými špičkami lze návrh soustředit právě do okamžiků vysokého odběru teplé vody, protože pro tyto případy je nutné zajistit dostatečné množství teplé vody s odpovídající teplotou vody. Na Obr. 3 je pak znázorněn kumulativní sběr dat u bytového domu v rozmezí 11 měsíců a odběrové křivky ukazují jednak vyhodnocení pouze pro pracovní dny v týdnu (žlutá), pro soboty (červená), neděle (černá), tak i celý týden průměrově (modrá). Je vidět, že v případě většího bytového domu k výrazným odběrovým špičkám nemusí docházet, nicméně je zřejmé, že tento odběr je silně závislý na obyvatelích a jejich časových zvyklostech. Denní průběh odběru teplé vody je v budovách s různým využitím různý. V každém typu budov (bytový dům, administrativní budova, mateřská škola apod.) se vyskytují odběrové špičky.

Čtěte také: Kde koupit tvárnice z druhé ruky

3. ČÍM? Volba zdroje tepla

Obvyklá situace stran přípravy teplé vody je, že zdroj tepla je většinou již navržen jinou profesí (velmi často dle požadavku na vytápění). V případě konvenčních zdrojů tepla, jako jsou například plynové kondenzační kotle, kotle na tuhá paliva nebo dodávka tepla ze systémů centrálního zdroje tepla, lze většinou návrh přípravy teplé vody přizpůsobit danému zdroji. Zcela odlišná situace nastává ale u zdrojů tepla, které jsou závislé na okolních podmínkách, což jsou tzv. místní obnovitelné zdroje. Prvním problémem využití těchto alternativních zdrojů tepla může být požadavek na výstupní teplotu, resp. na teplotu nabití zásobníku teplé vody (tj. 55 °C nebo 60 °C). Z pohledu technologických možností např. tepelných čerpadel je tato teplota vody sice dosažitelná, ale zásadní otázkou zůstává, jaký je pak skutečný topný faktor, resp. tepelný výkon tepelného čerpadla v daných podmínkách. Řešením je návrh dostatečné akumulace teplé vody respektující právě u tepelných čerpadel podmínku, aby nabíjení zásobníku probíhalo pokud možno v časových úsecích, kdy lze očekávat sníženou potřebu tepla pro otopnou soustavu a zároveň lze očekávat minimální odběr teplé vody. Pro obytné budovy to prakticky odpovídá časovým požadavkům nejčastěji mezi 10:00 až 15:00. Druhou neméně důležitou podmínkou pak je, že regulace zdroje tepla by měla být schopna reagovat na aktuální podmínky uvnitř domu, např. ekvitermní regulace s vazbou na vnitřní teplotu. Tím je možné upravovat dobu nabíjení zásobníku TV, tzn. mít možnost vyššího časového využití provozu TČ, aniž by byla narušena tepelná pohoda vytápěného prostoru.

Ukládání přebytků energie z fotovoltaiky

Jednou z nejdostupnějších a nejekonomičtějších variant ukládání přebytků energie z fotovoltaické elektrárny je jejich akumulace do vody prostřednictvím moderních zásobníků a ohřívačů teplé vody. Společnost DZ Dražice, člen skupiny NIBE, která se jejich vývojem a výrobou dlouhodobě zabývá, nyní uvádí na trh dva modely nové řady OKF: stacionární zásobník OKF NTR/S a závěsný zásobník OKF 1 m2.

„Řada majitelů fotovoltaických elektráren (nebo zájemců o ně) by ráda kombinovala fotovoltaiku se stávajícím topným zdrojem: například s moderním peletovým, či kondenzačním kotlem. A zároveň si s ní ohřívala vodu. Proč by proto měli vyměňovat něco, co funguje, nebo do čeho nedávno investovali velké peníze? I pro ně jsme proto vyvinuli toto unikátní a ekonomické řešení, jehož součástí jsou dvě novinky rozšiřující naše portfolio ohřívačů (resp. Stacionární zásobník OKF NTR/S v modelech 200/250/300 disponuje výměníkem, který ohřívá teplou vodu v horní části nádoby a zároveň umožňuje její případný dohřev pomocí stávajícího zdroje tepla (např. plynového kotle nebo kotle na biomasu). Spodní polovina zásobníku, kde je možné nainstalovat speciální topnou přírubu TPK pro 1fázové i 3fázové provedení, je tak připravená pro ukládání solární energie z fotovoltaiky. Závěsný zásobník OKF 1 m2 v modelech 125/160/200 s topnými režimy 2/2 nebo 2/4 kW je rovněž složený ze dvou částí s rozdílnými funkcemi: vodu v horní polovině nádoby ohřívá výměník 1 m2 pomocí stávajícího zdroje tepla, ve spodní části se ukládá energie z fotovoltaických panelů a dohřívá voda díky systému dvou topných keramických těles. První z nich využívá solární energii a umožňuje i 3fázové zapojení (ve variantě 2/4 kW).

„Na oba systémy lze získat příspěvky ze státních dotačních programů NZÚ, případně NZÚ Light. Ten je vypsaný pro nízkopříjmové domácnosti, rodiny pobírající přídavky na děti a seniory, kteří mohou v jeho rámci čerpat až 90 000 Kč na ohřev vody elektřinou z fotovoltaických panelů nebo její sekundární využití pro provoz elektrospotřebičů. Movitější domácnosti, pro které není tento dotační titul určený, mohou žádat o polovinu zmíněné částky,“ dodává Luboš Vrbata, vedoucí DZD Solar.

Společnost DZ Dražice, člen skupiny NIBE, je největším výrobcem ohřívačů vody v České republice, známým po celé Evropě. Své výrobky s jedinečným systémem topných keramických těles vyváží do cca 30 zemí světa. V Česku má více než 50% podíl na trhu. Historie společnosti se píše již od roku 1900: ohřívače vody pod značkou Dražice začala vyrábět v roce 1956. V roce 2006 se stala součástí švédského koncernu NIBE Industrier AB a výhradním dodavatelem produktů značky NIBE (např. tepelných čerpadel a rekuperačních jednotek) do České republiky a na Slovensko. Aktuálně je jejich největším prodejcem ve střední Evropě. Od roku 2022 je součástí DZ Dražice divize DZD Solar zaměřená na fotovoltaická řešení, která nabízí komponenty pro realizaci fotovoltaických elektráren (jako jsou síťové a hybridní měniče a akumulátory).

Čtěte také: Svahové tvárnice a jejich formy

Vrstvené zásobníky teplé vody

Vrstvený zásobník teplé vody je dobrou investicí, pokud chcete mít neustále k dispozici teplou vodu a také šetřit náklady na energii. Optimalizuje účinnost vašeho systému vytápění nebo ohřívače teplé vody bez výrazných tepelných ztrát. Tohoto cíle je dosaženo díky konstrukci vrstvené nádrže. Zabraňuje smíchání studené vody s horkou vodou, a tím zabraňuje jejímu ochlazení. Vrstvené zásobníky mají ve srovnání s ostatními zásobníky menší konstrukci. Je zde instalováno několik takzvaných přepážkových desek. Přepážky udržují různé tepelné vrstvy vody od sebe oddělené. Vrstvený zásobník využívá toho, že teplá voda je lehčí než studená voda, a proto zůstává v horní vrstvě. To znamená, že je vždy k dispozici dostatek teplé vody.

4. JAK? Způsob regulace a instalace

V souvislosti s volbou zdroje tepla je vhodné vyřešit také způsob regulace celého systému. V případě jediného společného zdroje tepla je velmi častou volbou tzv. přednostní příprava teplé vody. Tato regulace na základě poklesu teploty v zásobníku teplé vody nebo akumulaci, přepne zdroj tepla do jmenovitého módu (tj. maximální možný dosažitelný tepelný výkon v daný okamžik) a veškerou vyráběnou tepelnou energii pak dodává pouze pro přípravu teplé vody. Důležité je si uvědomit, že v případě společného zdroje např. s vytápěním, není a ani nemůže být po celou dobu nabíjení systému teplé vody tepelná energie pro vytápění k dispozici. Zde je proto důležité zohlednit také dynamické chování budovy a otopné soustavy. V případě klasické dřevostavby s otopnou soustavou tvořenou konvektory, reálně hrozí v zimním období, že při časově delším ohřevu zásobníku teplé vody může dojít k poklesu výsledné teploty vzduchu ve vytápěném prostoru. Naopak u tzv. konstrukčně těžké stavby, nebo při použití otopných ploch s vysokou akumulací (podlahové vytápění, článková litinová otopná tělesa, stavebně tzv.

Dalším problémem regulace může být i typ navrženého zásobníku teplé vody a také typ použitého čidla nebo jeho pozice v zásobníku. U nepřímo ohřívaných zásobníků teplé vody hrozí, že projektantem uvažovaný tepelný výkon není plocha navrženého výměníku tepla v zásobníku přenést. Resp. je vždy nutné ověřit u výrobce přenosový výkon integrovaného výměníku v zásobníku a v případě nedostatečného tepelného výkonu pak navrhnout jiné řešení. Právě s tím pak velmi úzce souvisí i pozice čidla s vazbou na řízení přípravy teplé vody.

Pozice čidla v zásobníku teplé vody

Na Obr. 6 jsou znázorněny tři pozice čidla u nepřímo ohřívaného zásobníku teplé vody. Nutno připomenout, že v tomto případě regulace pracuje s tzv. spínací diferencí čidla. Pokud nastane odběr teplé vody, teplota vody v zásobníku tTV začne klesat. Po dosažení spínací teploty vody tTVmin, regulace zdroje tepla přepne provoz zdroje tepla pro nabíjení zásobníku teplé vody. V okamžiku, kdy je teplota vody v zásobníku dostačující, regulace celý systém vypne nebo přepne zpět pro dodávku tepla do jiného systému např. vytápění. Je tedy zřejmé, že čím bude spínací diference (ΔtTV = tTV − tTVspin) větší, tím bude čas pro dobití zásobníku τa delší. Spínací diference se obvykle volí 5 K až 15 K podle typu zásobníku teplé vody.

Pozice 1 (čidlo v horní části zásobníku) znamená, že během odběru teplé vody čidlo reaguje až v době, kdy je většina objemu zásobníku již výrazně chladnější, než je spínací diference čidla. Pokud do celého procesu regulace zahrneme ještě dopravní zpoždění systému nabíjení (sepnutí zdroje tepla, přestavení regulačních armatur, sepnutí nabíjecího čerpadla, dynamiku nabíjecího potrubí a výměníku tepla) znamená to, že pokud je odběr teplé vody trvalejšího charakteru (např.

Čtěte také: Kompletní průvodce pohledovými betonovými tvárnicemi

Pozice 2 (čidlo v dolní části zásobníku a blízko výměníku tepla) je nevýhodná ze dvou důvodů. Prvním je, že čidlo je velmi blízko aktivní plochy výměníku tepla, která v době nabíjení může mít i velmi výrazně vyšší povrchovou teplotu (při použití zdroje tepla na tuhá paliva to může být i 80 °C a více) než je teplota vody v zásobníku. To může způsobit rychlé zvýšení teploty vody v okolí čidla a následný pokyn pro regulaci k vypnutí přípravy teplé vody, protože bylo dosaženo požadované teploty, ačkoli v celém objemu zásobníku jsou pak výrazné teplotní rozdíly. Druhým problémem této pozice čidla je, že i při velmi malém odběru teplé vody (např. mytí rukou v umyvadle apod.) dochází k doplnění zásobníku studenou vodou, a to může způsobit opačný efekt. Tzn. že v okolí takto nízko položeného teplotního čidla dochází k výraznějšímu ochlazení objemu vody, než je reálná teplota ve zbylém objemu zásobníku, ale čidlo přesto dá pokyn k zapnutí nabíjení zásobníku. V konečném důsledku se pak celá soustava stává regulačně nestabilní a dochází k cyklování zdroje tepla.

Pozice 3 (1/2 až 2/3 výšky zásobníku teplé vody) je velmi často i samotnými výrobci nepřímo ohřívaných zásobníků doporučována. Tato pozice eliminuje výše uvedené nedostatky. Vyšší hodnota spínací diference, tj. > 10 K a více, je vhodnější pro spíše krátkodobější odběry teplé vody. Naopak nižší hodnota spínací diference, tj. < 10 K je vhodnější pro časově delší odběry teplé vody nebo pro časté případy tzv.

Tepelné ztráty a efektivita

Tepelné ztráty potrubí při cirkulaci teplé vody jsou součtem tepelných ztrát všech úseků cirkulačního potrubí a přívodního potrubí teplé vody opatřeného cirkulací. Tyto tepelné ztráty je možné stanovit podle ČSN 75 5455 [2]. Tepelné ztráty cirkulačního potrubí se stanoví stejným způsobem jako tepelné ztráty potrubí přívodního. Zjednodušené stanovení tepelných ztrát potrubí je možné provést podle dodatku k technickým pravidlům H-132 98 [3]. Pokud by měla tepelná izolace tloušťku podle vyhlášky č. 193/2007 Sb. [4] a součinitel tepelné vodivosti 0,04 W/(m.K), měla by délková tepelná ztráta potrubí v instalačních šachtách hodnotu 7 W/m a v nevytápěném suterénu hodnotu 10 W/m. U tepelných izolací o tloušťce 20 mm a součiniteli tepelné vodivosti 0,04 W/(m.K) mají délkové tepelné ztráty potrubí v instalačních šachtách hodnotu 7 až 9 W/m a v nevytápěném suterénu 16 až 23 W/m. Přičemž teplota v okolí tepelné izolace je v instalačních šachtách uvažována 25 °C a v nevytápěném suterénu 10 °C. Tepelné ztráty ohřívače vody nebo zásobníku teplé vody byly, vzhledem k určité rezervě v objemu vody, který je třeba ohřát, zanedbány.

Reference

  • ČSN EN 12831-3: Energetická náročnost budov - Výpočet tepelného výkonu - Část 3: Tepelný výkon pro soustavy teplé vody a charakteristika potřeb, Modul M8-2, M8-3. 1. vyd.
  • ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách - Příprava teplé vody - Navrhování a projektování.
  • ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů.
  • H-132 98 DODATEK 1. Dodatek k technickým pravidlům Ohřívání vody. Zásady pro navrhování.
  • VAVŘIČKA, R. a kol.: Příprava teplé vody. Sešit projektanta 3 - Pracovní podklady.

Bonus: Polystyrenové tvárnice pro stavbu bazénů a domů

Rád bych se dozvěděl více o polystyrenových tvárnicích, které se vylévají betonem (staví se z toho i bazény). Přemýšlím nad menším domkem o rozměrech cca 12x12 metrů + podkroví. Zaujalo mne to hlavně z toho důvodu, že je stavba rovnou zateplena + výsledná cena může být třeba i příznivější. Zdicí prvky sendvičového systému LIVETHERM tvoří mezerovitý beton popř. liaporbeton ve vibrolisovacím zařízení doplněný vložkou z tvrzeného stabilizovaného samozhášivého polystyrenu (styroporu alt. neoporu) a tím vzniká základní konstrukční sendvičový prvek.

Montáž zdiva z tvárnic LIVETHERM

Pro správné založení první vrstvy zdiva z tvárnic LIVETHERM je velmi důležité kvalitní výškové zaměření základové desky. Před zahájením montáže dbáme na to, aby byl povrch, na který budeme zdít, očištěný. Stavbu výškově zaměříme pomocí nivelačního přístroje a latě a určíme dle rovinnosti nejvyšší bod základů a ideální zakládací výšku, kde dbáme, aby tloušťka zakládací malty byla min. 10 mm. Na založení zdiva používáme speciální zakládací maltu ZM 10, která je součástí dodávky zdicích prvků LIVETHERM.

Postup založení a zdění

  1. Nanesení malty: Potřebnou výšku zakládací malty ZM 10 (dle nivelačního přístroje) převedeme na vyrovnávací soupravu.
  2. Urovnání vrstvy: Stahovací latí urovnáme maltu ve vodicích lištách zakládací soupravy.
  3. Osazení tvárnic: Tvárnice osazujeme na ještě čerstvé maltové lože vytvořené ze zakládací malty.
  4. Příprava malty pro tenké spáry: Maltu pro tenké spáry MTS 10 smícháme s přesně stanoveným objemem vody (uvedeno na pytli) a rozmícháme míchadlem v plastové nádobě. Hotovou maltu znova nemícháme ani nerozřeďujeme vodou.
  5. Použití vozíku: Maltovací vozík nasadíme na zdivo (redukce musí být v místě polystyrenové izolace) a následně plynule posunujeme po tvárnicích.

Při vlastním zdění se všechny tvárnice systému LIVETHERM ukládají dutinami dolů (tj. obráceně proti nakresleným obrázkům) a vlastní nanášení malty pro tenké spáry (lepidla) se provádí na tenkou betonovou skořepinu dna tvárnice. Zdění z tvárnic Livetherm se provádí jednoduchou převazbou min. 100 mm na maltu pro tenké spáry (MTS 10) pouze ve vodorovné spáře v tloušťce 3,5 mm. Maltu pro tenké spáry MTS 10 nanášíme pomocí nanášecího válce tak, aby překrývala betonové části tvárnice (v místech polystyrenových izolací maltu pro tenké spáry nenanášíme). Vhodný nanášecí válec zvolíme podle šířky stěny. Před nanášením pojiva je nezbytné očistit ložnou spáru od veškerých nečistot. Při vyšších teplotách doporučujeme tvárnice před osazením navlhčit. Vlastní maltu připravíme podle návodu na obalu, na míchání používáme nářadí dle doporučení výrobce. Tvárnice musí být osazena do maltového lože max. do 9 minut od nanesení malty - vodorovné posouvání tvárnic po nanesené vrstvě malty (lepidla) je zakázáno. Finální tloušťka ložné spáry po osazení (vyrovnání - doklepnutí) tvárnice je 2,0 mm (základní výškový modul zdiva 200 mm). Vlastní zdivo začneme stavět v rozích objektu. Tvárnice pokládáme do připraveného maltového lože a jejich přesnou vodorovnou a svislou polohu upravujeme pomocí gumové palice srovnáním do zednické šňůry. Svislé spáry jsou standardně řešeny vícenásobným zámkovým spojem tvárnic bezmaltově pouze na sraz izolačních vložek s dodatečným utěsněním spáry vnější a vnitřní omítkou.

tags: #tvarnice #pod #zasobnik #vody #informace

Oblíbené příspěvky: