Nové možnosti pre ohrev vody a kúrenia
Riešenie energeticky úsporného systému ohrevu teplej úžitkovej vody a využitie alternatívneho zdroja elektriny pre ohrev teplej úžitkovej vody nezávislého na centrálnom zásobovaním teplom.
V súčasnej dobe sme svedkami celosvetovej snahy o znižovanie energetickej náročnosti všetkých činností spojených s prevádzkou bytových domov. Ide predovšetkým o zmenšovanie prestupu tepla v budovách napr. zatepľovaním, výmenou okien a pod. Na slovenskom trhu a v Čechách sa síce tento proces začal neskôr, ale dnes je už takmer na konci a preto sa ponúka otázka: Kam ďalej? Ďalším doslova "žrútom peňazí", ktorý sa prejavil po zateplení budov je teplá voda. Pomer ceny teplej vody k cene za kúrenie sa výrazne zmenil v neprospech teplej vody až v pomere 40 : 60. Práve z týchto dôvodov je odvodená aj snaha znížiť cenu prípravy teplej vody pre bytové domy.
Riešenie ktoré budeme popisovať umožňuje znížiť cenu teplej vody z bežných 20-25 Euro/Gj (540 - 680 Kč/GJ) na polovicu.
Prvým bodom riešenia ako znížiť cenu na prípravu teplej vody je decentralizácia. V súčasnej dobe aj napriek využitiu najmodernejších technológii sú straty na diaľkovom vedenie tepla až 10 %, a z tohto je zrejmé, že decentralizáciou tj. vytváraním zdroja tepla priamo v budove, kde sa spotrebováva, možno cenu tepla znížiť. Dnes je k dispozícii viac moderných technológií na výrobu tepla. Asi k najznámejším patria tepelné čerpadlá. Napriek všetkej snahe sú stále drahé a ich finančná návratnosť je reálna len pri väčších inštaláciách.Ako alternatíva k tepelným čerpadlám je dnes málo rozšírená metóda ohrevu vody tzv. ionizáciou v elektródovom elektrickom kotli. Táto technológia je podstatne lacnejšia v obstarávacej cene aj v nákladoch na prevádzku a údržbu. Elektródový kotol typu Galan je jeden z najmodernejších výdobytkov pokroku energeticky účinných technológií vykurovania so širokým využitím. Je jednoduchým, bezpečným a spoľahlivým výrobkom. Elektródový kotol je priamovýhrevný prietokový ohrievač vody, vhodný na teplovodné vykurovanie bytov, ústredné vykurovanie rodinných domov a iných objektov. Kotly sa používajú na vykurovanie rodinných domov, záhradných domčekov, výškových bytových domov, garáží, kúpeľní, komerčných priestorov, verejných budov, na priemyselné a poľnohospodárske účely. Rovnako sa používajú aj v budovách, ktoré treba iba temperovať v neprítomnosti majiteľov alebo zefektívniť ústredné kúrenie. Kotol môže pracovať v sústave samotiažovej, resp. v sústave s núteným obehom vody. Elektródové kotly prietokového typu sa používajú v uzavretých systémoch kúrenia s odporučeným najlepším ekonomickým režimom pri teplote na vstupe do kotla 35 ÷ 45 °C. Požadovaná teplota je udržiavaná vo vykurovaných miestnostiach nepretržite automaticky pomocou termostatu. Ohrev vody v kotli nastáva priamym prechodom elektrického prúdu vodou. Účinnosť sa získava priamou premenou elektrickej energie na tepelnú energiu prechodom elektrického prúdu kvapalinou. Cestou ionizácie molekúl sa teplota kvapaliny a jej vodivosť zvyšuje, rastie elektrický prúd z elektródy k elektróde a kotol rýchlo dosiahne menovitý výkon. Kotol nemá žiadne ohrevné teleso, ktoré by mohlo byť prevádzkou opotrebené a malo by obmedzenú životnosť. Výkon kotla je závislý od rozmerov elektród a elektrickej vodivosti vody. Vodivosť vody závisí na danom druhu vody a na jej teplote. Voda 90 °C má vodivosť asi trikrát väčšiu ako voda 10 °C. Závislosť na zdroji sa dá vylúčiť úpravou vody pred uvedením kotla do prevádzky. Na tieto účely sa používa napr. siričitan sodný alebo fosforečnan sodný. Tieto látky pridávame veľmi opatrne (asi 10 cm3 na 100 l obsahu vody), aby sa vodivosť vody neprehnala, pretože v takom prípade by bolo treba vodu odpustiť a zriediť čistou destilovanou vodou. Pridávané látky treba v systéme dobre premiešať a až potom merať dosiahnutý výkon pri maximálnej teplote (napr. 60 °C). V závislosti od výkonu sú dve skupiny kotlov, jedno a trojfázové s výkonom 2 - 6 kW a 9 - 50 kW. Ďalšími výhodami sú jednoduchá inštalácia, malé rozmery a nízka hmotnosť elektródových kotlov (6 kW kotol váži 1,65 kg, 25 kW váži 5,7 kg). Kotly je možné zapojiť do existujúceho vykurovacieho systému, zároveň sa dá použiť kotol ako druhý rezervný zdroj (paralelné zapojenie kotlov). Možno konštatovať, že po nastavení vhodnej vodivosti vody pri uvedení elektródového kotla do prevádzky je potom dlhodobo zaistené dobré a bezporuchové vykurovanie bytu alebo objektu. Kotol spĺňa požiadavky rozvodného závodu, aby sa pri zapnutí po pauze vo vykurovaní rozbiehal so zníženým výkonom, pretože v pauze voda ochladla a tým klesla jej vodivosť a výkon kotla.
Elektródové kotle dosahujú COP (coefficient of performance - koeficient efektívnosti) až 1,5, to znamená, že z dodaného kW elektriny dostaneme až 1,57 kW tepla. Ako je to možné?
V súčasných systémoch iba polovica (štatisticky) voľných elektrónov reaguje na napätie. V elektródovom kotli sa vytvára teplo priamo v topnom médiu a tým dosiahneme to, že prakticky všetky voľné elektróny budú reagovať na napätie. To znamená, že teoreticky môže byť dosiahnutý veľmi vysoký koeficient efektívnosti COP.
V súčasnej dobe sa podarilo dosiahnuť výsledky COP 1,5, ktorý je schválený Európskym centrom pre kontrolu a metrológiu. Výsledky sú certifikované protokolom. Pre porovnanie poukazujeme na rozdiel, medzi štandardnou žiarovkou a led diódou. Podobne je to aj s elektródovým kotlom. Prečo byť teda prekvapený? Inštalácia kotolne s elektródovým kotlom typu Galan je v nákladoch zhruba o polovicu lacnejšia ako inštalácia plynovej kotolne, nevyžaduje komíny ani žiadne vonkajšie úpravy nehnuteľností ako je plynová prípojka a podobne.
Pre ďalšie zníženie nákladov a zlacnenie tepla je možné použiť vlastný zdroj elektrickej energie v podobe fotovoltickej elektrárne inštalovanej na streche budovy. V súčasnej dobe je na Slovensku skoro na konci legislatívny proces na zjednodušenie inštalácie a administratívy s obstaraním fotovoltickej elektrárne a snáď ho bude nasledovať aj Česko. Inštalácia fotovoltickej elektrárne je síce ekonomicky náročnejšia, ale s využitím dotácií a následným zhodnotením vyrobenej energie zapojením do systému výroby tepla s elektódovým kotlom je návratnosť celého systému do šiestich rokov. Takú návratnosť investície v dnešnej dobe neposkytuje ani inštalácia tepelných čerpadiel ani plynovej kotolne.
Text: Igor Ščamba, Ing. Maďar František