Model úsporné přípravy teplé vody s využitím sluneční energie

Úvod

Snížením požadavků na výkon otopného zdroje pro vytápění rodinných domů (RD) se na první místo v celoroční energetické bilanci může dostat příprava TUV (někdy se vyrovná, někdy stejně zůstává na druhém místě).
Přípravu TUV lze v základním řešení považovat za "stroj", který má své vstupy, výstupy i odpady a který musí sloužit kvalitně bez výkyvů po celý rok (celé roky). Přitom platí, že musí mít solidní výkon, být dobře "seříditelný", ale na jeho provozu, protože je finančně nákladný, chceme zákonitě ušetřit. Něco ušetříme smysluplným používáním TUV (náš vklad), něco kvalitním návrhem jeho koncepce (důmyslné řešení), něco použitím nejkvalitnějších materiálů (vyšší pořizovací náklad), něco využitím sluneční energie (pomocná energie a vyšší pořizovací náklad) atd.

Aktuálně k terminologii: Správná nová terminologie je teplá voda, ohřívání vody nebo příprava teplé vody. Dříve používaný termín TUV, teplá užitková voda již neodpovídá legislativě a požadavkům.

Idealizace řešení

Pokusme se tento problém pro rodinný dům idealizovat koncepčně i graficky a stručně si popišme, co které navržené zařízení musí zajistit nebo kterou službu nám poskytne. Protože stavebníci nových rodinných domů někdy nechtějí bez výhrad přejímat návrhy projektantů i dodavatelů a přicházejí se svými specifickými návrhy, mělo by řešení být srozumitelné každému, kdo chce do energetického a tím i finančního hospodaření svého domu "vidět". Pokud si vše projdeme ještě před realizací, nemusíme po ní litovat, že jsme na něco zapomněli. Pro zjednodušení si vystačíme s kombinovaným klasickým ohřívačem TUV bez nucené cirkulace, přesto je možné podobně analyzovat i řešení s jinými typy ohřívačů i nucenou cirkulací.

Schéma

Na obrázku je "srdce" přípravy TUV - kombinovaný ohřívač s nestabilním (solár) i stabilním (elektro) zdrojem energie a všechny armatury i elementy, nutné pro bezpečný a zajišťující úsporný provoz. Některé armatury jsou povinné, některé jsou standardní, některé nadstandardní. Solární soustava i rozvod studené vody jsou úmyslně zjednodušeny a komentovány jen základní části (mohou být také řešeny samostatným, stejně podrobným způsobem).

Zásady popisu

Význam a parametry jednotlivých elementů jsou závislé od toho, jak velkým způsobem ovlivňují nebo mohou ovlivnit ostatní elementy, komplexní soustavu přípravy TUV i její uživatele. Základní elementy jsou označeny samostatně písmeny, související elementy písmeny s číslicemi. Kromě základních předepsaných elementů, které navrhne projektant, nemusí být v konkrétním případě instalovány všechny, které jsou uvedené v následujícím schématu. Záleží na dohodě projektanta a uživatele.

Popis schématu
A - zdroj vody veřejný vodovod, kvalita, provozní i maximální tlak vody, možné výpadky
B - zdroj vody vlastní studna, zapínací a vypínací tlak vodárny, tvrdost vody, možný nedostatek vody v průběhu roku
C - domovní vodoměr (je vhodný i pro kontrolu čerpaného množství vody ze studny)
D - mechanický filtr
E - hlavní uzávěr studené vody pro soustavu přípravy TUV
E1 - hlavní uzávěr studené vody pro rozvody studené vody
E2 - uzávěr studené vody před ventilem V
F - podružný vodoměr TUV, umožňuje sledování hospodárnosti spotřeby studené i teplé vody a posouzení vlivu jednotlivých lidských činností
G - magnetická nebo elektromagnetická úprava vody
H - rekuperace tepla z odpadní TUV např. ve sprchové kabině, materiál, tlaková ztráta
I - hlavní uzávěr studené vody ohřívače vody
I1 - uzávěr teplé vody z ohřívače vody
J - souprava pojistného a zpětného ventilu u menších objemů ohřívače vody s odpadem do kanalizace
J1 - pojistný ventil u větších objemů ohřívače vody
J2 - zpětný ventil
J3 - kontrola zpětného ventilu
J4 - tlakoměr
K - vypouštění a odkalování ohřívače vody (může být řešeno samostatným nátrubkem na ohřívači vody)
L - expanzní nádoba pro úsporu vody, která by rozpínáním při ohřevu unikala bez užitku ventilem J
M - kombinovaný ohřívač vody, celkový objem ve vztahu k potřebě TUV Y a kolektorům O, provozní tlak
M1 - objem vody ohřívané sluneční energií
M2 - objem vody ohřívané konvenčním zdrojem (varianta elektro)
M3 - teplosměnná solární vložka, parametry, možnost čištění, plocha ku ploše kolektorů O
M4 - elektrická topná vložka, výkon ku objemu M2
M41 - samostatný elektroměr s příslušnou elektrosazbou pro přípravu TUV
M42 - samostatný jistič
M5 - druh vnitřní povrchové ochrany vzhledem k dosahované teplotě a kvalitě surové vody
M6 - optický teploměr teploty TUV před jejím použitím
M7 - anodová ochrana
M8 - druh a kvalita tepelné izolace, možnost sejmutí vzhledem k dopravě ohřívače do místnosti již zabudovanými dveřními zárubněmi
N - typ a parametry oběhového čerpadla solární soustavy, odolnost vůči nemrznoucí kapalině, možnost ručního přepínání otáček (event. plynulé změny otáček změnou kmitočtu)
O - druh, kvalita, účinnost, počet kusů, celková plocha, orientace, sklon a možnost přístupu slunečních kolektorů
P - automatická regulace solární soustavy, druh provozu, snímané a vizuálně sledovatelné veličiny
P1 - samostatný jistič
Q - teplotní odolnost tepelné izolace vzhledem k použitým kolektorům O a výpadkům proudu pro čerpadlo N
R - expanzní nádoba primárního okruhu kolektorů
S - minimální vzdálenost kolektorů O od ohřívače M
T - automatické odvzdušnění ohřívače vody
U - svislá část potrubí TUV pro zabránění nechtěné samočinné cirkulace TUV ve svislém potrubí nad ohřívačem
V - centrální termostatický směšovací ventil pro regulaci vyšší teploty TUV např. pro mytí nádobí
W - běžná výtoková baterie nebo lokální termostatická baterie pro regulaci nižší teploty TUV např. pro mytí těla
X - úsporný výtok baterie: perlátor, úsporná sprchová hlavice
Y - celková maximální denní potřeba TUV, rozložení v týdnu a během roku, vztah na M, M1, M2, M3, M4, O
Z - minimální vzdálenost rekuperátoru H i výtokových baterií W od ohřívače vody

Možnosti oprav
E, E2, I - uzávěry pro opravu elementů F, G, H
I, I1 - uzávěry pro opravu ohřívače M
E2, I1, E1 - uzávěry pro opravu ventilu V
W1, W2 - uzávěry pro opravu baterie W
W3, W4, W5, W6 - uzávěry pro opravy vodovodních baterií příslušných okruhů

Závěr

Příspěvek si nečiní nárok na další podrobnější řešení. Pokud si investor bude přát při přípravě i spotřebě TUV jiné určité úkony, které nejsou na obrázku, ale které nejsou v rozporu s bezpečnostními a hygienickými předpisy, není důvod další příslušné elementy nerealizovat. Čím více možností manipulace s přípravou i úsporou TUV nám ale soustava skýtá, tím budou vyšší i pořizovací náklady. Vždy bude nutné hledat optimální řešení poplatné současným i předpokládaným cenám vstupů a ceně za úspory. V minulosti se šetřilo často na uzávěrech, proto se stávalo, že se kvůli banální opravě musel vypustit celý vodovodní okruh a vniklý vzduch působil nepříznivě na korozi kovových materiálů. Mohu se proto jen ztotožnit s názorem mého známého zkušeného instalatéra: "uzávěrů na vnitřním vodovodu není nikdy dost".

Současný růst cen paliv a energie i vodného a stočného činí z přípravy TUV velmi sledovaný obor. Možností úspor je zde velké množství, jen si najít čas a proniknout k jejich podstatě ...