Reklama

Energetický štítek solárního ohřívače vody

doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., ČVUT v Praze, Univerzitní centrum energeticky efektivních budov

Recenzovaný

Článek se podrobněji zabývá solárním ohřívačem vody z Nařízení Komise EU 812/2013. Popisuje, jaké informace poskytuje energetický štítek a jakým způsobem vzniklo zatřídění do příslušné třídy energetické účinnosti ohřevu vody.

Reklama

Úvod

V předchozím článku byly podrobně vysvětleny termíny vyskytující se v Nařízení Komise 812/2013 [1]. Solárním ohřívačem vody se rozumí ohřívač vody vybavený jedním nebo více solárními kolektory, solárními zásobníky teplé vody, zdroji tepla, popřípadě čerpadly v kolektorovém okruhu a jinými částmi. Solární ohřívač vody je uváděn na trh jako jedna jednotka, tzn. má jasně definované a nezaměnitelné označení.

Solární ohřívač podléhá štítkování. Solární ohřívač vody proto podobně jako jakýkoli jiný ohřívač vody se musí experimentálně zkoušet. Solární kolektor, solární zásobník teplé vody, čerpadlo v kolektorovém okruhu (pokud je to proveditelné) a zdroj tepla je nutno zkoušet odděleně. Pokud solární kolektor a solární zásobník teplé vody není možno zkoušet odděleně, je nutno je zkoušet v kombinaci. Zdroj tepla, tzn. vlastní ohřívač vody, který za jakýchkoli podmínek zajišťuje přípravu teplé vody, je nutno zkoušet za obecných podmínek stanovených pro ohřívače vody v Nařízení Komise [1]. Znamená to, že se měření provádí s použitím zátěžových profilů ve 24h cyklu v souladu s příslušnými normami uvedenými ve Sdělení Komise [2]. Deklarovaným zátěžovým profilem musí být maximální zátěžový profil nebo zátěžový profil o jednu pozici níže než maximální zátěžový profil. Výstupem zkoušky je energetická účinnost zdroje tepla při ohřevu vody η_wh,nonsol [–] a denní spotřeba elektrické energie Q_elec [kWh/den] pro elektroohřev nebo ohřev tepelným čerpadlem případně denní spotřeba paliva Q_fuel vyjádřená množstvím spalného tepla [kWh/den].

Solární kolektory jsou zkoušeny samostatně v souladu s ČSN EN ISO 9806 [3] a výstupem jsou plocha apertury A_sol, koeficienty křivky účinnosti η₀, a₁ a a₂ a modifikátor úhlu dopadu IAM. Solární zásobník je zkoušen v souladu s ČSN EN 12977-3 [4] a výstupem je užitný objem zásobníku V [l] a statická ztráta zásobníku S [W], pokud není součástí zdroje tepla.

Energetická účinnost ohřevu vody

Výsledky zkoušek se použijí pro výpočty energetické účinnosti ohřevu vody solárním ohřívačem. Ta ve své podstatě vztahuje roční užitečnou odebranou energii k roční spotřebě primární energie podle vztahu

(1)

kde je

Q_ref: denní referenční odebraná energie, součet užitečného energetického obsahu odběrů vody při konkrétním zátěžovém profilu [kWh/den],
Q_tota: roční spotřeba energie solárního ohřívače vody vyjádřená množstvím spotřebované primární energie (v případě elektroohřevu jako zdroje tepla) nebo množstvím spalného tepla v případě spalování fosilních paliv zdrojem tepla [kWh/rok].

Hodnota 366 vyplývá ze zavedení jednotného průměrného počtu dní v měsíci na úrovni 30,5 dní (× 12 = 366). Hodnota 0,6 koriguje referenční denní potřebu tepla odběru teplé vody na průměrné podmínky odběru. Součin 0,6 × 366 = 220 dní.

Roční spotřeba primární energie se určí podle vztahu

(2)

kde je

Q_nonsol: roční nesolární tepelný přínos solárního ohřívače, tzn. spotřeba energie nesolárního zdroje tepla pro ohřev vody [kWh/rok], podle definice Nařízení Komise se ročním nesolárním přínosem rozumí roční přínos elektrické energie (vyjádřený množstvím primární energie v kWh) nebo paliva (vyjádřený množstvím spalného tepla v kWh) k užitečnému tepelnému výkonu solárního ohřívače vody;
η_wh,nonsol: energetická účinnost ohřevu vody tepelným zdrojem, který je součástí solárního ohřívače vody [–], jako výsledek zkoušky (viz výše) bez využití solárního tepelného příkonu;
Q_aux: roční spotřeba elektrické energie solárního ohřívače vody, která je výsledkem energetické spotřeby čerpadla a spotřeby elektrické energie v pohotovostním režimu, vyjádřená konečným množstvím spotřebované energie v kWh/rok;
CC: převodní koeficient (konverzní faktor) elektrické energie na primární energii, vyjadřující odhadovanou 40% průměrnou účinnost při výrobě elektrické energie v EU, hodnota CC = 2,5.

Hodnoty Q_aux a Q_nonsol se v souladu se Sdělením Komise 2014/C 207/03 [2] určují metodami SOLCAL nebo SOLICS. Metoda SOLCAL je založena na metodě výpočtu v souladu v ČSN EN 15316-4-3 (metoda B) [5], která vychází z vlastností jednotlivých prvků solární soustavy pro přípravu teplé vody. Oproti výpočtovému postupu uvedenému v normě však dochází k řadě úprav okrajových podmínek výpočtu (stanovení ztráty kolektorového okruhu, úprava ztrát zásobníku, měrný výkon solárního výměníku, apod.). Na druhé straně, metoda SOLICS vychází z výsledků venkovní zkoušky celé solární soustavy pro přípravu teplé vody podle normy ISO 9459-5 [6]. Solární ohřívač vody se nainstaluje v laboratoři (zásobník, solární kolektory, potrubí, oběhové čerpadlo, regulátor) a je zkoušen v definovaném množství provozně různých stavů (klimatické podmínky, podmínky odběru). Na základě monitorovaných výsledků měření se kalibruje matematický model soustavy zohledňující dynamiku provozu a identifikují se hlavní parametry modelu. S takto nakalibrovaným modelem se poté provedou počítačové simulace celoročního chování solárního ohřívače za definovaného odběrového profilu a klimatických údajů. Vzhledem k tomu, že naprostá většina solárních ohřívačů prodávaných na trhu takový test nemá, používá se pro vyhodnocení nesolárního přínosu výpočtový postup SOLCAL. Pro výpočet nesolárního přínosu Q_nonsol pro průměrnou, chladnější a teplejší oblast je možné použít výpočetní nástroj SOLCAL-2016 určený pro vyhodnocení parametrů solárního zařízení [7].

Dále se pro účely uvedení na štítku vypočítá v případě elektroohřevu jako zdroje tepla roční spotřeba elektrické energie AEC vyjádřená konečným množstvím spotřebované energie v kWh

(3)

nebo v případě spalování fosilních paliv jako zdroje tepla roční spotřeba paliva AFC vyjádřená množstvím spalného tepla v GJ

(4)

Na jednotku GJ je však nutné výsledek převést, neboť ve všech uvedených vztazích se Q_tota uvažuje v kWh/rok.

Energetický štítek solárního ohřívače

Všechny druhy ohřívačů vody jsou podle vypočtené energetické účinnosti ohřevu vody η_wh jednotně zatříděny podle tab. 1 v závislosti na deklarovaném profilu odběru. Podle štítku lze tedy porovnat energetickou náročnost solárního ohřívače vody se samotným plynovým ohřívačem vody, elektrickým ohřívačem vody nebo s ohřívačem vody s tepelným čerpadlem.

Tab. 1 – Třídy energetické účinnosti ohřívačů vody při ohřevu vody podle deklarovaných zátěžových profilů [1]
Třída	S	M	L	XL	XXL
Třída	Energetická účinnost ohřevu vody `η`_wh [%]
A+++	`η`_wh ≥ 90	`η`_wh ≥ 163	`η`_wh ≥ 188	`η`_wh ≥ 200	`η`_wh ≥ 213
A++	72 ≤ `η`_wh < 90	130 ≤ `η`_wh < 163	150 ≤ `η`_wh < 188	160 ≤ `η`_wh < 200	170 ≤ `η`_wh < 213
A+	55 ≤ `η`_wh < 72	100 ≤ `η`_wh < 130	115 ≤ `η`_wh < 150	123 ≤ `η`_wh < 160	131 ≤ `η`_wh < 170
A	38 ≤ `η`_wh < 55	65 ≤ `η`_wh < 100	75 ≤ `η`_wh < 115	80 ≤ `η`_wh < 123	85 ≤ `η`_wh < 131
B	35 ≤ `η`_wh < 38	39 ≤ `η`_wh < 65	50 ≤ `η`_wh < 75	55 ≤ `η`_wh < 80	60 ≤ `η`_wh < 85
C	32 ≤ `η`_wh < 35	36 ≤ `η`_wh < 39	37 ≤ `η`_wh < 50	38 ≤ `η`_wh < 55	40 ≤ `η`_wh < 60
D	29 ≤ `η`_wh < 32	33 ≤ `η`_wh < 36	34 ≤ `η`_wh < 37	35 ≤ `η`_wh < 38	36 ≤ `η`_wh < 40
E	26 ≤ `η`_wh < 29	30 ≤ `η`_wh < 33	30 ≤ `η`_wh < 34	30 ≤ `η`_wh < 35	32 ≤ `η`_wh < 36
F	23 ≤ `η`_wh < 26	27 ≤ `η`_wh < 30	27 ≤ `η`_wh < 30	27 ≤ `η`_wh < 30	28 ≤ `η`_wh < 32
G	`η`_wh < 23	`η`_wh < 27	`η`_wh < 27	`η`_wh < 27	`η`_wh < 28

Obr. 1 Grafické provedení energetického štítku solárního ohřívače vody

Nařízení Komise 812/2013 předepisuje pro solární ohřívače vody grafickou podobu energetického štítku (viz obr. 1). Energetický štítek obsahuje řadu informací s využitím přehledných piktogramů:

název nebo ochranná známka dodavatele;
identifikační značka modelu používaná dodavatelem;
funkce ohřevu vody včetně deklarovaného zátěžového profilu vyjádřeného příslušným písmenem;
třída energetické účinnosti ohřevu vody stanovená za průměrných klimatických podmínek podle tab. 1;
roční spotřeba elektrické energie vyjádřená konečným množstvím spotřebované energie v kWh nebo roční spotřeba paliva vyjádřená množstvím spalného tepla v GJ za průměrných, chladnějších a teplejších klimatických podmínek, zaokrouhlená na nejbližší celé číslo a vypočtená podle vztahů (3) nebo (4);
solární mapa Evropy zobrazující tři orientační zóny globálního solárního ozáření;
hladina akustického výkonu L_WA ve vnitřním prostředí v dB zaokrouhlená na nejbližší celé číslo.

Informace v informačním listu solárního ohřívače vody jako výrobku musí být uvedeny v tomto pořadí a musí být obsaženy v brožuře k výrobku nebo v jiné dokumentaci dodané k výrobku (případně pro čerpadla v kolektorovém okruhu):

název nebo ochranná známka dodavatele;
identifikační značka modelu používaná dodavatelem;
deklarovaný zátěžový profil vyjádřený příslušným písmenem a typickým použitím;
třída energetické účinnosti modelu při ohřevu vody stanovená za průměrných klimatických podmínek;
energetická účinnost ohřevu vody v % zaokrouhlená na nejbližší celé číslo a vypočtená za průměrných klimatických podmínek;
roční spotřeba elektrické energie vyjádřená konečným množstvím spotřebované energie v kWh nebo roční spotřeba paliva vyjádřená množstvím spalného tepla v GJ, zaokrouhlená na nejbližší celé číslo a vypočtená za průměrných klimatických podmínek;
je-li to proveditelné, jiné zátěžové profily, při nichž je vhodné daný ohřívač vody používat, a jim odpovídající energetická účinnost ohřevu vody a roční spotřeba elektrické energie, jak je stanoveno v bodech e) a f);
nastavení teploty termostatu ohřívače vody od dodavatele při jeho uvedení na trh;
hladina akustického výkonu L_WA ve vnitřním prostředí v dB zaokrouhlená na nejbližší celé číslo (u ohřívačů vody s tepelným čerpadlem, je-li proveditelné);
je-li proveditelné, údaj o tom, že ohřívač vody je schopen pracovat pouze v době mimo špičku;
jakákoli konkrétní preventivní opatření, jež musí být učiněna při montáži, instalaci nebo údržbě ohřívače vody;
pokud je deklarovaná hodnota smart „1“, sdělení, že informace o energetické účinnosti ohřevu vody a roční spotřebě elektrické energie a/nebo paliva se vztahuje pouze na nastavení se zapnutým inteligentním ovládáním;
energetická účinnost ohřevu vody v % za chladnějších a teplejších klimatických podmínek zaokrouhlená na nejbližší celé číslo;
roční spotřeba elektrické energie vyjádřená konečným množstvím spotřebované energie v kWh a/nebo roční spotřeba paliva vyjádřená množstvím spalného tepla v GJ za chladnějších a teplejších klimatických podmínek, zaokrouhlená na nejbližší celé číslo;
plocha apertury kolektoru v m² zaokrouhlená na dvě desetinná místa;
účinnost při nulové ztrátě zaokrouhlená na tři desetinná místa;
koeficient prvního řádu ve W/(m².K) zaokrouhlený na dvě desetinná místa;
koeficient druhého řádu ve W/(m².K²) zaokrouhlený na tři desetinná místa;
modifikátor úhlu dopadu zaokrouhlený na dvě desetinná místa;
užitný objem v litrech zaokrouhlený na nejbližší celé číslo;
spotřeba elektrické energie čerpadla ve W zaokrouhlená na nejbližší celé číslo;
spotřeba elektrické energie v pohotovostním režimu ve W zaokrouhlená na dvě desetinná místa;

Závěr

Pokud se rozhlédneme po českém trhu, zjistíme, že mnoho solárních ohřívačů vody (ve smyslu Nařízení Komise) na něm nenajdeme. Je otázkou, zda se jedná o složitost přístupu k jejich štítkování (a testování) nebo komplikovanost jasně definovat a nezaměnitelně identifikovat pod firemní značkou solární ohřívač, tzn. s konečným počtem konkrétních solárních kolektorů bez možnosti změny. Daleko častěji se setkáme s prodejem výhradně solárních systémů (bez nutnosti uvedení štítku) a souprav ohřívače se solárním ohřívačem (energetický štítek vystavuje konečný dodavatel – povinnost štítku je na montážní firmě). O soupravách a jejich štítkování pojedná navazující článek.

Poděkování: Tento příspěvek vznikl za finanční podpory MŠMT v rámci programu NPU I č. LO1605 - Univerzitní centrum energeticky efektivních budov – Fáze udržitelnosti.

Odkazy

Nařízení Komise 812/2013 o uvádění spotřeby energie na energetických štítcích ohřívačů vody, zásobníků teplé vody a souprav sestávajících z ohřívače vody a solárního zařízení, Brusel, 2013.
Sdělení Komise 2014/C 207/03 v rámci provádění nařízení 814/2013 a 812/2013, Brusel, 2014.
ČSN EN ISO 9806 Solární energie – Solární tepelné kolektory – Zkušební metody, ÚNMZ 2014.
ČSN EN 12977-3 Tepelné solární soustavy a součásti – Soustavy stavěné na zakázku – Část 3: Metody zkoušení parametrů solárních zásobníků pro ohřev vody, ÚNMZ 2012.
ČSN EN 15316-4-3 Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení energetických potřeb a účinností soustavy – Část 4-3: Výroba tepla, solární tepelné soustavy, ÚNMZ 2013.
ISO 9459-5 Solar heating – Domestic water heating systems – Part 5: System performance characterization by means of whole-system tests and computer simulation, ISO 2007.
Výpočtový nástroj SOLCAL-2016 pro vyhodnocení parametrů solárního zařízení, dostupné z http://www.uceeb.eu/rp2, ČVUT, 2016.

English Synopsis

Energy Label of Solar Water Heaters

The article deals in detail with the solar water heater from the EU Commission Regulation 812/2013. It describes what information provides the label and how it originated classification in the relevant energy efficiency class water heating.