Ohřev vody, aneb příprava teplé vody, I. díl

Úvod

Když hovoříme o ohřevu vody, tak máme na mysli ohřev pitné vody za účelem jejího dalšího použití, především na mytí osob, úklidu atp. V odborné literatuře se tento proces nazývá i přípravou teplé vody. Z historie přežívá i označení TUV, teplá užitková voda. Tento pojem je však v současnosti vyhrazen na vodu, která není určena k potřebám lidí, ale zvířat, technologické účely atp.

Voda se může ohřívat různým způsobem. Zvolený způsob ohřevu a druh použitého ohřívače závisí na možnostech dostupnosti paliva, potřebě ohřát určité množství vody za určitý čas a také na různých omezeních, které uživatel v některých případech může a jindy nemůže ovlivnit.

V článku jsou používány tyto zkratky:

ČSN – česká státní norma, TPG – technická pravidla GAS, NZEB – budovy s téměř nulovou spotřebou energie, SZTE – soustava zásobování tepelnou energií, OPZ – odběrná plynová zařízení, ERÚ – energetický regulační úřad, CZT – centralizované zásobování teplem, TV – teplá voda, SV – studená voda, ZP – zemní plyn, PB – propan-butan, TČ – tepelné čerpadlo

ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách Příprava teplé vody Navrhování a projektování [1]

Tato norma platí od 1. 9. 2006 pro projektování zařízení k ohřívání vody pro mytí osob, vaření a úklid. Norma neplatí pro navrhování potrubních rozvodů teplé vody a cirkulace a pro provoz zařízení. Neplatí také pro zařízení, která jsou k termínu vydání normy zpracována do úrovně dokončeného prováděcího projektu. U těchto zařízení musí být před uvedením do provozu dodatečně včleněn do technické zprávy doplněk s uvedením rozdílu mezi projektem a touto normou. Při rekonstrukcích zařízení je vhodné tato zařízení upravit podle této normy.

Účelem normy je: a) uvedení základních podkladů pro návrh a technicky i hospodárně správně provedenou montáž zařízení; b) vytvoření podmínek pro hospodárný a bezpečný provoz zařízení; c) zajištění hygienických požadavků. Tuto normu lze využít i pro dimenzování zařízení ústředního ohřevu vody elektřinou, plynem, solární energií a tepelným čerpadlem. Veškeré údaje v normě obsažené se vztahují na místa spotřeby, pokud není uvedeno jinak.

Náklady na ohřev vody

Energetická náročnost na různé potřeby a činnosti v domácnostech se částečně mění. Dříve se největší podíl tepelné energie dodané do objektu spotřeboval na vytápění. Zateplováním domů, výměnou starých oken za nové dobře tepelně izolační a dalšími opatřeními se snížilo množství tepelné energie na vytápění. Nicméně potřeba TV se změnila jen nepatrně, a proto podíl tepelná energii na přípravu TV v celkovém hodnocení spotřeby vzrostl – viz graf 1.

Graf 1 Poměrná spotřeba tepelné energie v domácnostech

Uvedená čísla v grafu 1 jsou jen příkladem (nezávaznou informací). U pasivních nebo nízkoenergetických domů, u budoucích domů ve standardu NZEB, tedy budov s téměř nulovou spotřebou energie, je podíl tepelné energie potřebné na vytápění ještě nižší, a proto podíl energie na přípravu TV z pohledu celkově dodané energie v některých případech může přesahovat i 60 %.

Náklady na přípravu TV dále ovlivňuje druh použitého paliva, energie nebo způsob nákupu energie. Jiné náklady budou v případě samovýroby palivového dříví, různých sazeb za odběr zemního plynu, elektřiny nebo i odlišných cenových struktur dodávky TV z SZTE. Objekty napojené na SZTE (CZT) mohou být zásobeny teplou vodu přiváděnou ze vzdáleného zdroje nebo výměníkové stanice. Jinou a modernější variantou se zdrojem tepla z SZTE je příprava teplé vody v místní objektové stanici a v bytových domech se stále více uplatňují i bytové stanice s přípravou TV v místě bytu. Mnohé bytové domy mají vlastní kotelnu nebo centrální výměníkovou stanici apod.

Jinou možností je příprava TV pomocí decentralizovaných individuálních ohřívačů vody, tedy takových, které mají vlastní zdroj tepla. Běžně se používají plynové nebo elektrické, ale lze se setkat i ohřívači na pevná paliva, nejčastěji ve straších nebo rekreačních objektech. Decentrální ohřev zásobuje jen jeden výtok – směšovací baterii a/nebo více výtoků v jednom bytě, rodinném domě.

Přibližně polovina obyvatel ČR žije v činžovních domech. Velká většina z nich odebírá TV dálkovým způsobem z teplárny nebo z jiného zdroje. Cena tepelné energie dodávané dálkovým způsobem činila v průměru v celé ČR 358,38,– Kč/GJ. Občané však zaplatili v průměru v ČR dle ERÚ cenu cca 560,– Kč/GJ (v roce 2016). Nicméně tato částka je průměrná za celou ČR a týká se jen tepla. Skutečná výše nákladů na odebranou teplou vodu je odvislá jednak od smluvní dokumentace. Do řady nákladů odběratel většinou tzv. „nevidí“, jako je např. stav tepelných ztrát systému CZT apod. Obecně řečeno, v soustavách s dodávkou teplé vody z SZTE (čtyřtrubkový rozvod) může účinnost využití tepelné energie vlivem ztrát z rozvodů při dodávce TV a při nezbytné cirkulaci k udržení stanovené teploty TV u odběratelů v bytě klesnout například i na extrémních cca 25 %, a potom cena tepla ve skutečně spotřebované TV stoupne i na hodnotu přes 2000 Kč/GJ. Další zajímavosti týkající se cen tepelné energie uvádí např. [2].

Energetický štítek

Na základě směrnice Evropské unie č. 812/2013 musí od 26. září 2015 všichni výrobci a prodejci přístrojů na vytápění, ohřev vody a tepelných čerpadel na ohřev vody naplnit směrnici o ekodesignu a energetickém štítkování. Energetický štítek na obrázku vpravo patří konkrétnímu plynovému ohřívači vody. Na štítku jsou uvedeny některé základní informace o výrobku. Většina ohřívačů vody splňuje zařazení do skupiny A. Tento údaj je z hlediska energetického provozu spotřebiče nejdůležitější.

Obr. 1 Obecný energetický štítek s vysvětlivkami a ukázka štítku plynového průtokového ohřívače vody [2]

Součástí energetického štítku jsou dále technické údaje o výrobku doplňující směrnici EP a Rady 201/30/EU.

Tab. 1 Příklad doplňujících technických údajů energetického štítku k ohřívači vody (emisní limity NO_x se u řady ohřívačů od září 2018 snižují)

Velikost zásobníku TV

Rozhodující pro volbu velikosti zásobníku TV je potřebné množství TV, časový průběh odběru TV a časový průběh provozních možností použitého zdroje tepla dodávat teplo pro ohřev vody. Potřebné množství TV závisí na typu stavby, ve které se bude TV spotřebovávat. Rozlišují se stavby pro bydlení, multifunkční budovy, stavby občanského vybavení atd.

Do staveb pro bydlení patří rodinné domy, byty vybavené bytovým vytápěním a byty v hromadné bytové výstavbě.

Stavby občanského vybavení zahrnují stavby dočasného ubytování, pro zdravotní a sociální péči, školství a kulturu, služby, obchod a veřejné stravování, tělesnou výchovu, správu a řízení.

Dále se rozlišují stavby pro průmysl a zemědělství. U staveb pro průmysl se rozlišují závody s provozem čistým, běžným, prašným apod. Zemědělské stavby se dělí na skupiny: živočišná výroba, rostlinná výroba, strojně traktorové stanice a objekty přidružené výroby.

Malé zásobníkové ohřívače se vyrábí pro dodávku vody pro jeden zařizovací předmět (nejčastěji dřez či umyvadlo) o objemu nejčastěji od 5 do 10 litrů teplé vody. Největší zásobníkové ohřívače nebo zásobníky obsahují až několik tisíc litrů vody.

Velikost zásobníku navrhuje projektant na základě dodaných podkladů o druhu stavby, počtu osob atd. Podporou pro práci projektanta je často různý nekomerční i komerční výpočetní software. Přestože existují normy a vyhlášky, které tuto problematiku řeší, a jsou ve výpočetních pomůckách zohledněny, nejde o výpočet jednoduchý a velmi závisí na znalostech a praxi projektanta, aby výsledné zařízení nebylo zbytečně předimenzované, nebo naopak zcela nevhodně navržené s ohledem na potenciál zdroje tepla nebo tepelně technické vlastnosti teplosměnných ploch zásobníku TV. Je nutné důrazně upozornit na to, že i s nejdokonalejším výpočetním software, ale bez znalosti problematiky, je možné udělat velkou chybu.