Ogół urządzeń do przygotowana c.w.u. dzielimy na urządzenia głównie indywidualne oraz centralne, bowiem niektóre z nich mogą wystąpić jednocześnie w obu tych grupach.

Przykładem jest pompa ciepła do cwu i co. Rozwiązanie takie zapewnia wysoki komfort użytkowania, choć jest dość drogie. Bogactwo oferty rynkowej obejmuje szereg pomp ciepła współpracujących z różnymi dolnymi źródłami ciepła (powietrze, woda gruntowa, grunt lub nawet ścieki szare).

Pompa ciepła do cwu i co – możliwe warianty

  • podstawowy, czyli pompa ciepła służy jednocześnie jako wspólne źródło ciepła dla celów c.o. i c.w.u., przy czym zbiornik c.w.u. jest zintegrowany z pompą ciepła, tzn. ulokowany jest wewnątrz jej obudowy,
  • pompa ciepła również służy jednocześnie jako wspólne źródło ciepła dla celów c.o. i c.w.u., ale zbiornik c.w.u. jest osobnym elementem instalacji,
  • zbiornik c.w.u. też jako oddzielny element, ale zasilany z odrębnego źródła ciepła, np. kolektorów słonecznych z dodatkowym wspomaganiem cieplnym.

Pompa ciepła do cwu i co – zbiornik wewnątrz

Pierwsze z tych rozwiązań jest predysponowane do stosowania w typowych budynkach jednorodzinnych (do powierzchni ok. 200 m2), przy systemach o niewielkiej mocy grzejnej (do kilkunastu kW).

Ze względu na kompaktową budowę pojemność zbiornika nie może być duża (nie przekracza ok. 200 dm3), co przy dużym zapotrzebowaniu mieszkańców na c.w.u. wiąże się z niedogodnością w postaci mało komfortowej zwłoki czasowej występującej przy większym jednorazowym poborze ciepłej wody w oczekiwaniu na kolejne nagrzanie podobnej porcji. Dla uniknięcia takiej sytuacji i podniesienia temperatury wody w zasobniku wykorzystuje się wbudowane grzałki elektryczne, zwykle o mocy 6-9 kW

Pompa ciepła do cwu i co – zbiornik na zewnątrz

Drugie rozwiązanie stanowi oddzielny, wolno stojący zbiornik, ściślej mówiąc – podgrzewacz c.w.u. – zasilany z pompy ciepła o odpowiednio większej mocy, obsługującej również instalację c.o. W takim przypadku stosuje się zasobnik o pojemności ok. 300-500 dm3, co odpowiada przeciętnym potrzebom dobowym mieszkańców.

Woda użytkowa w zbiorniku jest podgrzewana wężownicą zasilaną z pompy ciepła, przy czym niekiedy stosuje się grzałki elektryczne o mocy 6-9 kW.

Niekiedy pompy ciepła, przy ograniczeniu ich podstawowej mocy cieplnej (realizowanej przez sprężarkę), są wyposażane w konwencjonalne grzałki elektryczne też o mocy 6-9 kW. Mogą one służyć do pokrycia szczytowego zapotrzebowania na ciepło grzejne (ponad nominalną moc pompy) albo też do zwiększenia mocy grzejnej na przygotowanie c.w.u.

Pompa ciepła do cwu i co – zbiornik inaczej zasilany

Wreszcie trzecie rozwiązanie, typowe dla większych instalacji grzewczych (powyżej 20 kW), przeznaczone również do budynków jednorodzinnych, stanowi zbiornik c.w.u. zasilany z oddzielnego źródła ciepła.

Dla okresu poza sezonowym ogrzewaniem, wymagającym podstawowego źródła ciepła, ciekawym rozwiązaniem źródła ciepła dla zaopatrzenia w c.w.u. jest pompa ciepła powietrze-woda, wykorzystująca np. powietrze z wnętrza budynku. Dodatkową zaletą takiej pompy ciepła jest możliwość jej zastosowania do ochłodzenia powietrza wewnątrz budynku.

Wykorzystanie biomasy

Wykorzystanie biomasy dla potrzeb przygotowania c.w.u. może mieć miejsce w kominkach współpracujących z konwencjonalnymi kotłami, bowiem sam kominek zwykle nie jest w stanie przygotować wystarczającą ilość ciepłej wody.

Biomasą jest tu wyłącznie drewno opałowe (o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe) zwykle w postaci dokładanych ręcznie do kominka szczap lub brykietów drzewnych, jeśli taką możliwość przewiduje jego konstrukcja.

Kominki

Kominki są nie tylko efektownym elementem aranżacyjnym wnętrza mieszkania, ale także stosunkowo niedrogim i ekologicznym źródłem ciepła. Nic dziwnego, że stały się już standardem w nowo budowanych domach.

Kominek może być rozpalany okazjonalnie, dla przyjemności lub po to, by ogrzać pomieszczenie, zwykle salon, w chłodniejszy dzień, gdy instalacja c.o. nie jest jeszcze uruchomiona. Może zatem pełnić funkcję pomocniczego źródła ciepła, a niekiedy nawet awaryjnego. Może też stanowić dobre uzupełnienie ogrzewania podłogowego, które względnie wolno podnosi temperaturę wnętrza.

Kominek, posiadając tzw. wkład wodny, jako wpięty do instalacji, c.o. może uzupełniać ogrzewanie całego domu, zaś jako wpięty do instalacji c.w.u. może wspomagać zaopatrzenie w ciepłą wodę. Zastosowanie płaszcza wodnego w kominku umożliwia wykorzystanie go do przygotowania ciepłej wody użytkowej w zasobniku.

Moc cieplna takich kominków zwykle wynosi od kilkunastu do nawet 40 kW. Trzeba pamiętać o tym, że nie jest ona stała i zależy od ilości znajdującego się w palenisku paliwa oraz fazy jego spalania.

Kominki z płaszczem

Ale kominki z płaszczem wodnym (jak kotły na paliwa stałe) ze względów bezpieczeństwa powinny pracować w instalacjach grzewczych systemu otwartego, czyli takich, w których woda instalacyjna ma kontakt z atmosferą w otwartym naczyniu wzbiorczym.

Jednak w zmienionym w 2009 roku rozporządzeniu [2] w sprawie WT, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wprowadzono możliwość zabezpieczania instalacji z kotłami na paliwa stałe (a więc także kominkami z płaszczem wodnym) o mocy do 300 kW przeponowym naczyniem wzbiorczym, pod warunkiem wyposażenia ich w urządzenia do odprowadzania nadmiaru ciepła (na przykład wężownice schładzające).

Aby nie trzeba było rezygnować z zalet systemów zamkniętych (wyższa sprawność, trwałość, ułatwiona regulacja i niższe koszty eksploatacji) także w instalacjach z kominkami, które takich urządzeń nie mają, w układach grzewczych stosuje się dodatkowy przeponowy wymiennik ciepła oddzielający dwa obiegi wodne – jeden przez kominek (w układzie otwartym), drugi przez grzejniki (w układzie zamkniętym).

Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych

Słońce można efektywnie wykorzystywać zarówno do otrzymywania ciepła, jak i wytwarzania energii elektrycznej. Urządzenia służące do konwersji energii promieniowania słonecznego na efekty użyteczne przynoszą znaczne oszczędności w stosunku do źródeł konwencjonalnych oraz zmniejszają ogólne zanieczyszczenie środowiska.

Rozpowszechnionym sposobem wykorzystania promieniowania słonecznego są zestawy solarne oparte o panele fotowoltaiczne, które przekształcają energię promieniowania w energię elektryczną. Można ją następnie wykorzystać do zasilania wszelkich domowych odbiorników elektrycznych, ale także do ogrzewania lub przygotowania ciepłej wody.

Intensywność promieniowania słonecznego jest uzależniona od pory roku, pory dnia i poziomu zachmurzenia. Stąd też porą zimową, gdy zużycie ciepła i energii elektrycznej jest największe Słońce świeci nie tylko słabo, ale i krótko, a także dużą cześć dostarczanej energii stanowi tzw. promieniowanie rozproszone, co istotnie ogranicza wydajność instalacji. Ustawienie panelu, tzn. kąt względem kierunku południowego i nachylenia w pionie, wskazano już przy omawianiu kolektorów słonecznych.

Budowa

Ogniwo słoneczne jest elementem półprzewodnikowym, dwuwarstwowym, tworzącym złącze typu p-n. Pod wpływem padającego nań promieniowania słonecznego (fotonów) powstaje siła elektromotoryczna, bo elektrony przemieszczają się do obszaru n, zaś tzw. dziury do obszaru p. Wynikiem tego ruchu ładunków jest powstanie różnicy potencjałów, czyli stałego prądu elektrycznego.

Pojedyncze ogniwo najpopularniejszego rodzaju, czyli zbudowane na bazie krzemu, daje napięcie zaledwie ok. 0,5 V oraz moc ok. 2 W. Dlatego łącząc je w moduły (zwane panelami), uzyskujemy odpowiednio wyższą, użyteczną wartość.

Moc ogniwa

Moc ogniwa, w celach porównawczych, wyrażana jest w watach mocy szczytowej, czyli Wp (od ang. peak), ale wartość ta oznacza moc osiąganą w warunkach testowych, podczas których promieniowanie słoneczne osiąga moc 1000 W/m2, temperaturę 25°C i prędkość wiatru 1,5 m/s. W warunkach rzeczywistej eksploatacji najczęściej notowane wartości promieniowania słonecznego bezpośredniego dla obszaru całego kraju, między godziną 9:00 i 15:00, mieszczą się w granicach 600-800 W/m2.

Oczywiście takie rzeczywiste warunki generują odpowiednio niższą moc paneli. Szacuje się, że w polskich warunkach z 1 m2 panelu fotowoltaicznego rocznie można uzyskać 110-150 kWh energii elektrycznej.

Panele dostarczają prąd stały, a w warunkach domowych wykorzystujemy prąd przemienny, przeto trzeba prąd panelowy przetworzyć do typowych parametrów, co wymaga dodatkowych urządzeń – przetworników prądu elektrycznego, popularnie zwanych falownikami.

Magazynowanie energii elektrycznej (prąd stały) w kosztownych akumulatorach nie jest praktyczne, przeto najbardziej pożądanym rozwiązanie jest jej wykorzystanie w całości na własne potrzeby. Stąd też możliwość wspomagania własną energią elektryczną systemu ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę poprzez zasilanie pomp ciepła i grzałek.

dr inż. Piotr Kubski

Bibliografia:

  • [1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2002, nr 75, poz. 690).
  • [2] Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2015, poz. 1422).
  • [3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2017, poz. 2285).
  • [4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (Dz. U. 2015 r., poz. 376).
  • [5] Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. 2017, poz. 2294).
Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij