IZBIRA SISTEMA ZA PRIPRAVO TOPLE SANITARNE VODE

Priprava tople sanitarne vode v skupni porabi energije v starejših družinskih zgradbah predstavlja približno 10 do 12 % vseh energijskih izgub, medtem ko pri nizkoenergijskih zgradbah znaša ta delež 30 %. Sistemi za pripravo tople sanitarne vode so se do nedavnega obravnavali kot del sistema za ogrevanje. Zmanjšanje toplotnih izgub v zgradbah je v veliki meri posledica izboljšanja njihovih izolacijskih sposobnosti. Poleg zmanjšanja toplotnih izgub same zgradbe je pomembno zmanjševati toplotne izgube tudi pri pridobivanju toplote za ogrevanje. Nove tehnične rešitve za ogrevanje sodobnih zgradb so razlog, da moramo obravnavati sisteme za pripravo tople sanitarne vode neodvisno od sistemov za ogrevanje. Letno porabo tople sanitarne vode in potrebno energijo za pripravo vode lahko ocenimo oziroma izračunamo na osnovi Smernic VDI 2067.

1. Izvedbe sistemov

Sisteme za pripravo tople vode v praksi zasledimo v dveh izvedbah:

· lokalni izvedbi, to je neposredno v bližini porabe sanitarne vode (električni pretočni grelniki, plinski pretočni grelniki, električni grelniki z majhnim hranilnikom 5 do 15 l, električni kuhinjski grelniki),

· centralni izvedbi na enem mestu, za eno stanovanje ali zgradbo (hranilniku integrirani s kotlom na olje ali plin, hranilniki z direktnim ogrevanjem na olje ali plin).

Oba sistema imata svoje področje uporabe. Za lokalno pripravo vode je značilno, da vodo segrevamo zelo blizu iztočnih mest. Osnova za načrtovanje sistema za oskrbo s toplo vodo so dnevne potrebe po topli vodi, število družinskih članov ter razpoložljivi viri energije. Prednosti lokalne priprave vode so nižji investicijski stroški, kratek odzivni čas in večja ekonomičnost sistema. Slabost lokalne priprave vode je manjša akumulacijska sposobnost sistema in omejeno izvajanje ukrepov za zaščito pred legionelami. Lokalni pretočni grelniki so primerni za zgradbe z majhno porabo vode, poslovne stavbe, kjer sanitarno vodo uporabljamo samo za umivanje rok itd. Pri družinskih hišah so plinski pretočni grelniki vode primerni za oskrbo enega oziroma največ dveh iztočnih mest, ki med seboj nista preveč oddaljena (1 - 2m). Zmogljivost priprave vode je od 3 do 16 l/min in je odvisna od nazivne moči grelnika, ki je lahko od 6 do 26 kW. Za pokrivanje večjih potreb in oskrbo večjega števila porabnikov so primerni plinski akumulacijski grelniki, poljubne prostornine od 30 do 150 litrov in več. Nasprotno pa centralnih sistemov ne moremo vedno šteti za dobro rešitev pri zgradbah z velikim številom porabnikov, ker topla voda potrebuje nekaj časa, da pride do njih (za nekoga, ki stoji pod tušem to ni prijetno, ker je lahko potreben čas od odprtja pipe do pritoka ogrete vode lahko celo daljši od 30 sekund). Centralna priprava vode (v ogrevalni sezoni s sodobnim nizkotemperaturnim kotlom ali solarnim sistemom s toplotno črpalko zrak/voda in hranilnikom toplote 200 do 300 l za povprečno 4 člansko družino) je zato primerna, če so razdalje cevovodov od hranilnika toplote do posameznega porabnika kratke (< 5 m).

2. Določitev osnovnih parametrov sistema na osnovi Smernic VDI 20 67

a. Osnovni podatki za izračun letne porabe vode in porabo energije

Letno porabo tople sanitarne vode ocenimo glede na modele uporabnikov. Razlikujemo štiri osnovne modele uporabnikov, kar je razvidno iz tabele 1.

Tabela 1

Poraba tople sanitarne vode (vključena še poraba vode pri umivalnikih in pomivanju posode)
	Dnevna poraba na osebo v litrih		Povprečna dnevna poraba na osebo
Model 1	sistem s tušem	15 - 47 l/dan	31 l/dan
Model 2	sistem z običajno kadjo	33 - 56 l/dan	44 l/dan
Model 3	Sistem z veliko kadjo	48 - 71 l/dan	59 l/dan
Model 4	Sistem z običajno kadjo in tušem	22 -– 54 l/dan	38 l/dan

Povprečna poraba energije za pripravo tople sanitarne vode za posamezna mesta porabe je razvidna iz tabele 2.

Tabela 2

Kad prostornine 140 l	5,82 kWh
Kad prostornine 160 l	6,51 kWh
Velika kad ( 1800 x 750 mm)	8,72 kWh
Tuš kabina z varčno prho	1,63 kWh
Tuš kabina z običajno prho	3,66 kWh
Tuš kabina z luksuzno prho	7,32 kWh
bide	0,81 kWh
Umivalnik (630 x 560)	0,70 kWh
Umivalnik za umivanje rok	0,35 kWh
Pomivanje posode	1,16 kWh

Povprečno število stanovalcev v stanovanju v odvisnosti od dejanskega števila stanovalcev in števila sob v stanovanju določimo iz diagrama na sliki 1.

b. Letno porabo tople sanitarne vode v stanovanjski zgradbi izračunamo po enačbi:

V_PTVlet = Sn . p. V_PTVd . d

V enačbi pomeni:

· V_PTVlet - skupna letna poraba tople vode, (l/a),

· n - število stanovanj v zgradbi,

· p - število stanovalcev v stanovanju,

· V_PTVd - povprečna dnevna porabe tople vode na osebo, odvisno od modela porabnikov, (l/d) - tabela 1,

· d - število dni v letu, (d/a).

Poleg potrebne letne predvidene porabe tople sanitarne vode lahko za centralne sisteme za pripravo vode določimo faktor učinka po DIN 4708:

N_L = Sn . p. Q_{tr /}p_pr . Q_POV

V enačbi pomeni:

· N_L - faktor učinka (običajno N_L = 16),

· n - število stanovanj v zgradbi,

· p - število stanovalcev v stanovanju,

· Q_tr - povprečna porabe energije na potrošeno enoto (kWh) - tabela 2,

· p_pr - povprečno število stanovalcev na stanovanje (diagram na sliki 1),

· Q_POV - povprečna poraba energije običajne kadi (Q_POV = 5,82kWh).

c. Teoretična potrebna letna energija za ogrevanje znaša :

E_teo = V_PTVlet . Dt . c_w

V enačbi pomeni:

· E_teo - teoretična letna poraba energije za gretje sanitarne vode (kWh/a),

· V_PTVlet - skupna letna poraba tople sanitarne vode (l/a),

· Dt - temperaturna razlika tople in hladne vode (K),

· c_w - specifična toplota vode ( c_w = 0,00116 kWh/kgK)

d. Dejanska letna poraba energije v kWh/a za pripravo tople sanitarne vode znaša:

E_stv = E_teo . A

kjer pomeni:

E_teo - teoretična letna poraba energije za gretje sanitarne vode (kWh/a),

A - faktor porabe ( stopnja delovanje sistema).

Faktor porabe za lokalne sisteme lahko ocenimo in znaša:

· za električne grelnike 1,01,

· za plinske grelnike 1,1.

Faktor pri centralnih sistemih pa je odvisen od vira toplote in znaša:

· A = 2 - logV_zg/4,5 oziroma 1,12 do 1,5 za nizkotemperaturne kotle,

· A = 1,96 - logV_zg/4,5 oziroma 1,1 do 1,5 za kondenzacijske kotle.

3. Zaključek

Sistemi za pripravo tople sanitarne vode imajo vse večji delež v skupni rabi energije, kar velja predvsem za novejše, t.i. nizkoenergijske zgradbe. Tako velja že pri pripravi in predvideni kasnejši porabi tople sanitarne vode razmišljati o učinkoviti rabi energije. S pravilno izbiro sistema za pripravo tople že v fazi projektiranja zgradbe lahko dosežemo znatno zmanjšanje porabe energije.

Bojan Grobovšek, univ.dip.inž.str.

Viri:

· Smernice VDI 2067

· IKZ Haustechnik