W jaki sposób skonfigurować sprawnie działającą instalację ciepłej wody użytkowej?

Dodano: poniedziałek, 14 stycznia 2019 11:54
W jaki sposób skonfigurować sprawnie działającą instalację ciepłej wody użytkowej?

Efektywnie funkcjonująca instalacja ciepłej wody jest jednym z istotnych elementów decydujących o komfortowym użytkowaniu każdego domu. Przy wyborze urządzeń podgrzewających trzeba brać pod uwagę dostępność i wydajność źródła energii, przewidywane zużycie ciepłej wody i rozmieszczenie punktów jej czerpania. Systemy c.w.u. współpracują najczęściej z kotłami centralnego ogrzewania, które pełnią funkcję źródła ciepła, ale można też zamontować urządzenia niezależne, zasilane gazem, prądem elektrycznym czy z wykorzystaniem energii słonecznej.

Jak dużo ciepłej wody zużywa gospodarstwo domowe?

Zapotrzebowanie na ciepła wodę w domu jednorodzinnym zależy nie tylko od liczby mieszkańców, ale i trybu życia, nawyków higienicznych i może być bardzo zróżnicowane. Przy projektowaniu instalacji przyjmuje się, że każda osoba zużywa 50 litrów ciepłej wody o temperaturze 55 stopni Celsjusza, co odpowiada zapotrzebowaniu na energię cieplną na poziomie ok. 3 kWh dziennie na mieszkańca.


Wodomierz Ferro do pomiaru zużycia ciepłej wody.
Wodomierz jednostrumieniowy, suchobieżny, z przyłączem gwintowym do ciepłej wody. Fot. Ferro.

Najwięcej energii na przygotowanie c.w.u. pochłaniają z reguły zabiegi higieniczne, np. kąpiel w wannie to ok. 150 litrów wody, a podgrzanie zużywa ok. 6 kWh - dla porównania, szybki prysznic potrzebuje jej przynajmniej 3 razy mniej.

Dla zapewnienia komfortu korzystania z ciepłej wody istotne będzie zapewnienie dostatecznie intensywnego strumienia jej czerpania i stabilnej temperatury.

Ma to szczególnie istotne znaczenie przy korzystaniu, np. z nowoczesnych kabin natryskowych, gdzie wymagany przepływ powinien osiągać przynajmniej poziom 15 litrów/min., a wahania nastawionej temperatury mieścić się w granicach 0,5 stopni Celsjusza.

Systemy podgrzewania wody użytkowej

Zależnie od możliwości technicznych, rozległości instalacji oraz wymaganej wydajności montowane są urządzenia przepływowe lub pojemnościowe. Obrazowo można powiedzieć, że urządzenia przepływowe umożliwiają czerpanie wody przez nieograniczony czas, ale intensywność strumienia czerpanej wody i jej temperatura zależy od mocy grzewczej podgrzewacza.

Podgrzewacze pojemnościowe

Natomiast podgrzewacze pojemnościowe zapewniają możliwość uzyskania pewnej ilości wody, ograniczonej ciśnieniem, przepustowością baterii i pojemnością zbiornika c.w.u. Zależnie od lokalizacji źródła ciepła (zintegrowane czy zewnętrzne) urządzenia te nazywane są popularnie bojlerami oraz zasobnikami c.w.u.


Zbiornik c.w.u. do jednofunkcyjnego kotła gazowego.
Zbiornik c.w.u. Rondo Premium. Fot. Galmet.

Podgrzewacze pojemnościowe (bojlery) to głównie urządzenia elektryczne, natomiast zasobniki c.w.u. mogą współpracować z dowolnym zewnętrznym źródłem dostarczania energii cieplnej (np. kotłem gazowym bądź węglowym, instalacją solarną, pompą ciepła).

Zależnie od przeznaczenia ich pojemność waha się w szerokich granicach, zaczynając od niewielkich podgrzewaczy jednoczerpanych o pojemności od 5 litrów i sięga 300 litrów przy urządzeniach zasilających centralnie całą instalację c.w.u.

Podgrzewacze przepływowe

W systemie przepływowym pracują urządzenia gazowe lub elektryczne, gdyż przy takich źródłach energii łatwo uzależnić załączanie podgrzewania wody od uruchomienia jej czerpania. O ich wydajności decyduje moc grzewcza określająca wydatek wody o pożądanej temperaturze.

Przyjmuje się, że przy wydajności 5 litrów/min i podgrzaniu wody o 35 stopni Celsjusza moc grzejna powinna wynosić co najmniej 12 kW, jednak jeśli podgrzewacz ma zasilać kilka punktów czerpalnych, to jego moc trzeba zwiększyć do 24-28 kW, co zapewni komfortowy, jednoczesny pobór ciepłej wody, np. z dwóch baterii czy szybkie napełnienie wanny.

Wadą podgrzewaczy przepływowych jest zmienność intensywności strumienia wody przy czerpaniu wielopunktowym, a także oczekiwanie na wypływ ciepłej wody, gdy podgrzewacz znajduje się w dużej odległości od baterii.

Elektroniczne ogrzewacze przepływowe.
Elektroniczne ogrzewacze przepływowe DHE Connect, DHE Touch. Fot. Stiebel Eltron.

Zbyt długie magazynowanie ciepłej wody to straty energii

Ze magazynowaniem ciepłej wody - zwłaszcza przez dłuższy czas - łączą się straty cieplne zależne od skuteczności termoizolacji zbiornika i osprzętu oraz temperatury otoczenia. Orientacyjnie można przyjąć, że w ciągu doby ze zbiornika uchodzi 0,8-1 kWh energii na każde 100 litrów jego pojemności.

Konfiguracja instalacji ciepłej wody użytkowej

Najczęściej wykorzystywany system centralnego przygotowania c.w.u. wymaga doprowadzenia instalacji do wszystkich punktów poboru, co przy dużym ich rozproszeniu powoduje straty przesyłowe, a także wydłuża czas oczekiwania na wypływ dostatecznie ciepłej wody.

Problemy te można ograniczyć, stosując dostatecznie skuteczną termoizolację rur instalacyjnych oraz montując układ cyrkulacji, który jednak powoduje pewne straty energii oraz wymaga zainstalowania pompy wymuszającej obieg wody.


Montaż pompy cyrkulacyjnej wody pitnej.
Pompa cyrkulacyjna wody pitnej. Fot. Ferro.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami wszystkie rury w instalacji ciepłej wody, a więc doprowadzające i cyrkulacyjne, powinny być otulone izolacją cieplną o grubości ścianki co najmniej 20 mm, której przewodność nie jest większa niż 0,035 W/mK.

Przy zastosowaniu materiału izolacyjnego o innym współczynniku przewodzenia ciepła, należy odpowiednio skorygować grubość warstwy izolacyjnej.

Straty energii związane z cyrkulacją są ceną, jaką płaci się za komfort natychmiastowego uzyskiwania ciepłej wody, ale można je zmniejszyć, np. przez zamontowanie zegara sterującego pompą cyrkulacyjną uruchamianą jedynie na okres przewidywanego poboru ciepłej wody oraz termostatu utrzymującego w rurach temperaturę nieco niższą niż nastawiona w zasobniku.

Bezpieczeństwo użytkowania instalacji ciepłej wody użytkowej

Oprócz zabezpieczenia przed zagrożeniem związanym z pracą urządzeń grzewczych (kotłów, instalacji gazowej i elektrycznej), nieumiejętne wyposażenie i korzystanie z instalacji ciepłej wody użytkowej również może być niebezpieczne - grozi poparzeniem bądź zachorowaniem na legionellozę.

Z kolei awarię instalacji skutkującą, np. zalaniem może spowodować nadmierny wzrost ciśnienia, a zagrożenia te związanie są z użytkowaniem pojemnościowych urządzeń c.w.u.

Termostatyczny zawór mieszający

Przesłanie z zasobnika do baterii wody o temperaturze powyżej 60 stopni Celsjusza - w przypadku otwarcia tylko zaworu cw, np. przez dziecko - może mieć groźne skutki w postaci oparzenia.

Dlatego na wyprowadzeniu wody ze zbiornika powinien być zamontowany termostatyczny zawór mieszający, który nie tylko zapewni bezpieczeństwo użytkowania, ale również poprawi stabilność temperatury podczas czerpania wody zmieszanej.


Termostatyczny zawór mieszający TA-MATIC z oferty IMI Hydronic (marka IMI Heimeier). Fot. IMI Hydronic.

Bakteria Legionelli

Zagrożenia zdrowotne powoduje też dłuższe przechowywanie ciepłej wody w zasobniku i instalacji, co sprzyja rozwojowi chorobotwórczej bakterii Legionelli. Skuteczne ich zwalczanie wymaga przeprowadzania systematycznej - co 1-2 tygodnie - dezynfekcji termicznej całej instalacji polegającej na podwyższeniu temperatury wody do ponad 70 stopni Celsjusza i utrzymywanie jej przez przynajmniej 10 minut.

Niektóre kotły współpracujące z zasobnikami mają wbudowane układy do automatycznej dezynfekcji instalacji i przez włączenie tej funkcji proces przebiega samoczynnie, a możliwość programowania zapewnia uruchomienie tej operacji poza godzinami korzystania z c.w.u.

Naczynie przeponowe w instalacji c.w.u.


Naczynie do C.W.U. wiszące z oferty firmy Ferro
Naczynie do C.W.U. wiszące. Fot. Ferro

Choć większość urządzeń pojemnościowych wyposażana jest w zawór bezpieczeństwa, to jego zadziałanie prowadzi do wypływu wody i może doprowadzić do zalewania umieszczonych w pobliżu urządzeń i sprzętu. Jeśli w obiegu c.w.u. nie ma naczynia przeponowego, które przejmie zwiększoną objętość podgrzewanej wody.

Dlatego zamontowanie naczynia rozszerzalnego jest niezbędne w przypadku umieszczenia zaworów zwrotnych na zasilaniu zimną wodą, np. jako zaworów antyskażeniowych przy zbiorniku hydroforowym czy pompie.

Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa, Aleksander Rembisz
Zdjęcie otwierające: Viessmann
Zdjęcia w tekście: Ferro, Galmet, Stiebel Eltron, IMI Hydronic
Film w tekście: Dworek Polski