Princíp funkcie obehového čerpadla pre rozvod teplej vody

Centralizovaná výroba a distribúcia tepla a teplej vody prináša mnoho výhod, ale aj nevýhod. Dlhodobo problematické je najmä rozúčtovanie teplej vody. Tento článok sa zameriava na princíp funkcie obehového čerpadla pre rozvod teplej vody, jeho význam, súčasti a možnosti optimalizácie.

Princíp funkcie obehového čerpadla

Obehové čerpadlo je kľúčovým prvkom v systémoch rozvodu teplej vody, ktorého hlavnou úlohou je zabezpečiť neustály obeh vody v celom systéme. Cirkulačná sústava je sústava potrubí, spravidla vedených súbežne s prívodnými potrubiami teplej vody, ktoré sú s prívodnou sústavou spojené v koncových bodoch, obyčajne na vrcholoch stúpacích potrubí teplej vody. Úlohou cirkulačnej sústavy je odvádzať chladnúcu vodu z prívodného potrubia na opätovné dohriatie do zdroja TV a udržiavaním vody v pohybe brániť jej nadmernému vychladnutiu v prívodnom potrubí. Obeh vody zabezpečuje cirkulačné čerpadlo v mieste prípravy teplej vody.

V princípe ide o zabezpečenie toho, aby teplá voda bola k dispozícii v odberných miestach takmer okamžite po otvorení kohútika, čím sa minimalizuje plytvanie vodou a energiou. V cirkulačnom obehu je užívateľom sledovaná zadaná teplota a až po poklese teploty v obehu sa zapína čerpadlo, čo nevytvára tepelné straty v okruhu TÚV.

Regulácia cirkulácie TÚV

Zariadenie - regulátor cirkulácie TÚV je predurčený na ovládanie cirkulačného obehu s úlohou prispôsobiť svoju činnosť individuálnym potrebám každého užívateľa. Skracuje čas čakania na teplú vodu v odbernom bode najšetrnejším spôsobom, pri zachovaní užívateľského komfortu. Ovláda prevádzku cirkulačného čerpadla, ktoré v momente odberu vody užívateľom zrýchľuje prietok teplej vody do odberového miesta, vymieňa tam stojacu vodu za teplú o požadovanej teplote v cirkulačnej vetve a v bode odberu. Opätovné zapnutie cirkulačného obehu nastane až v momente požadovania teplej vody užívateľom a súčasne poklese žiadanej teploty v cirkulačnej vetve. Regulátor cirkulačného zariadenia má všetky potrebné funkcie, aby prevádzku mohol prispôsobiť pre rôzne okruhy cirkulácie TÚV. Má funkciu kontroly prevádzky cirkulácie teplej vody, dodatočne môže zapínať cirkulačné čerpadlo v momente prehriatie zariadenia pre ohrev teplej vody (napr. v zostave so solárnym obehom).

Hydraulické vyregulovanie rozvodov

Podľa zákona o energetickej efektívnosti je vlastník veľkej budovy s centrálnou prípravou teplej vody povinný zabezpečiť a udržiavať hydraulicky vyregulované rozvody teplej vody. Usmernenie prietokov sa nazýva hydraulickým vyregulovaním alebo hydraulickým vyvážením. Vzhľadom na skutočnosť, že pri vyvažovaní cirkulačných sústav teplej vody nie je konečným cieľom nastavenie prietokov, ale dosiahnutie vyrovnanosti teplôt v sústave, a tomuto cieľu treba podriadiť nastavenie prietokov, pre toto vyváženie je vhodné používať termín hydraulicko-teplotné vyváženie.

Prečítajte si tiež: Optimalizácia cirkulácie vody

Úlohou cirkulácie je udržiavať v celej rozvodnej sústave rovnakú teplotu tak, aby sa na vrcholoch všetkých stúpacích potrubí od začiatku po koniec rozvodnej sústavy udržiavala rovnaká teplota TV. Hydraulicko-teplotne vyváženou sústavou je taká cirkulačná sústava, v ktorej sa cirkuláciou udržiavajú rovnaké teploty TV na vrcholoch stúpacích potrubí. Podstatou hydraulicko-teplotného vyváženia cirkulačnej sústavy teplej vody je inštalovanie vyvažovacích prvkov do cirkulačného potrubia. Úlohou vyvažovacích prvkov je usmernenie cirkulačných prietokov v sústave: na zvýšenie cirkulačných prietokov v koncových častiach sústavy (s nedostatočnými cirkulačnými prietokmi) je nevyhnutné odstrániť hydraulické skraty a znížiť nadmerné cirkulačné prietoky v častiach bližších k zdroju TV.

Komponenty systému cirkulácie teplej vody

1. Obehové čerpadlo: Zabezpečuje cirkuláciu vody v systéme.
2. Potrubie: Tvoria uzavretý okruh, ktorým cirkuluje voda.
3. Regulačné ventily: Slúžia na vyregulovanie prietoku a tlaku v systéme.
4. Izolácia: Znižuje tepelné straty a udržiava teplotu vody.
5. Senzory teploty: Monitorujú teplotu vody a umožňujú automatickú reguláciu.
6. Riadiaca jednotka: Kontroluje a riadi činnosť celého systému.

Výhody a prínosy obehových čerpadiel

• Úspora vody: Minimalizuje sa čas čakania na teplú vodu, čím sa znižuje plytvanie vodou.
• Úspora energie: Znižujú sa tepelné straty, čo vedie k nižším nákladom na energiu.
• Komfort: Zabezpečuje sa okamžitá dostupnosť teplej vody v každom odbernom mieste.
• Hygiena: Neustály pohyb vody zabraňuje množeniu baktérií, ako je napríklad Legionella.
• Predĺženie životnosti systému: Stabilná teplota a prietok znižujú koróziu a usadzovanie vodného kameňa.

Typy obehových čerpadiel

Elektronicky regulované obehové čerpadlá

Elektronicky regulované obehové čerpadlá Grundfos Magna predstavujú v súčasnosti špičku na trhu. Zabezpečujú energeticky úspornú prevádzku vykurovacích, chladiacich a vodovodných sústav. Vďaka elektronickej regulácii a inteligentnému softvéru bude cirkulácia kvapaliny vždy maximálne efektívna. V porovnaní so starými trojrýchlostnými čerpadlami ušetríte s čerpadlami Grundfos Magna až 80 % prevádzkových nákladov, takže sa vám investícia do nového čerpadla rýchlo vráti. Staré trojrýchlostné čerpadlá totiž nevedia reagovať na meniace sa potreby a pracujú úplne zbytočne na konštantný výkon. Aj preto sa dnes už v EÚ nesmú vyrábať ani predávať.

Rozdelenie obehových čerpadiel Grundfos Magna

• Obehové čerpadlá Grundfos Magna: Sú určené najmä na vykurovanie a chladenie.
• Cirkulačné čerpadlá Grundfos Magna N: Majú certifikáciu na použitie s pitnou vodou, preto sú vhodné na rozvody TUV; tieto čerpadlá možno tiež využiť na vykurovanie a klimatizáciu.
• Magna1: Základná verzia čerpadiel Grundfos Magna ponúka riadenie na proporcionálny alebo konštantný tlak.
• Magna3: Najpokročilejšie inteligentné obehové čerpadlá. Ovládajú sa pomocou ovládacieho panelu s displejom. Disponujú chytrými funkciami AUTOADAPT, FLOWADAPT a FLOWLIMIT, ktoré zvyšujú účinnosť a hospodárnosť prevádzky bez nutnosti manuálneho nastavovania.

Funkcie obehových čerpadiel Grundfos Magna3

• AUTOADAPT: Neustále vyhodnocuje požiadavky sústavy, napríklad kedy využívate najviac teplej vody alebo kedy a v ktorých miestnostiach najčastejšie kúrite. Tieto dáta potom obehové čerpadlo Grundfos využije na optimalizáciu prevádzky vykurovania či ohrevu teplej vody s ohľadom na vaše individuálne potreby.
• FLOWLIMIT: Jednoducho nastavíte maximálny prietok. Táto funkcia prispieva k vyváženosti sústavy a redukuje potrebu použitia vyvažovacích ventilov.
• FLOWADAPT: Je kombináciou vyššie uvedených funkcií.

Inštalácia a údržba obehových čerpadiel

Vhodné umiestnenie a počet obehových čerpadiel by mal určiť projektant, pričom čerpadlá Grundfos Magna možno vďaka odolnej konštrukcii inštalovať na spätné potrubie aj začiatok okruhu. Pred inštaláciou je nutné pomocou ventilov uzavrieť prúd vody. Pomocou pripojovacích závitov / príruby upevnite čerpadlo na potrubie. Pred čerpadlo nainštalujte magnetický filter mechanických nečistôt, ktorý zabráni zanášaniu čerpadla. Potom čerpadlo zapojte do elektrickej siete, prípadne pripojte riadiacu jednotku a zvoľte prevádzkový režim. Kľúčom k optimálnej prevádzke je odvzdušnenie čerpadla. Spôsob odvzdušnenia nájdete v príručke k vami vybranému modelu. Tie najpokročilejšie modely sa pritom odvzdušňujú úplne automaticky.

Samotiažne systémy cirkulácie

Samotiažne systémy cirkulácie, tiež nazývané gravitačné systémy cirkulácie, sú jednoduchými a energeticky úspornými spôsobmi, ako zabezpečiť cirkuláciu teplej vody v teplovodných rozvodoch bez potreby použitia čerpadla. Fungovanie samotiahneho systému cirkulácie je založené na rozdieloch v hustote a teplote vody v systéme. V hornej časti systému je umiestnený ohrevný zdroj, napríklad kotol, ktorý ohrieva vodu. Teplá voda má nižšiu hustotu a stúpa nahor, čo spôsobuje, že sa ochladená voda zo spotrebičov steká dolu. Samotiahne systémy cirkulácie sú často využívané v domácnostiach a malých budovách, kde nie je potrebná veľká cirkulácia teplej vody a nemá zmysel inštalovať elektrické čerpadlo. V niektorých prípadoch sa môže použiť aj kombinácia samotiahneho systému cirkulácie s malým čerpadlom na podporu cirkulácie, ak je potrebné dosiahnuť väčší tlak alebo zabezpečiť lepšiu cirkuláciu na väčšie vzdialenosti.

Riešenie problémov s cirkuláciou teplej vody

Napriek tomu, že prakticky všetky domy s centralizovanou prípravou teplej vody sú vybavené cirkulačnou sústavou, vyskytujú sa v rozvodných sústavách teplej vody veľké teplotné rozdiely. Zatiaľ čo stabilita teploty TV je veľmi dobrá v blízkosti tepelného zdroja, vo vzdialenejších objektoch a ich koncových častiach je teplota TV nevyhovujúca. Teplota v priebehu dňa padá až na úroveň 20 °C, vyššia teplota sa dosahuje len počas odberových špičiek a za cenu vypúšťania desiatok až stoviek litrov vychladnutej vody do kanalizácie. Zvýšenie teploty na výtoku až po vypustení väčšieho množstva chladnej vody z potrubia TV - to sú príznaky charakteristické pre nefunkčnú cirkuláciu TV.

Prečítajte si tiež: Podmienky pre tepelné čerpadlá v Rakúsku

Príčiny nevyrovnanosti teplôt

Je to neusmernenie cirkulačných prietokov v cirkulačnej sústave. Voda tečie cestou menšieho odporu, podstatná časť cirkulačného prietoku vyvinutého cirkulačným čerpadlom preteká cez objekty a ich stúpacie potrubia v blízkosti zdroja a vo vzdialenejších častiach rozvodnej sústavy je cirkulačný prietok buď nedostatočný, alebo žiadny. Cirkulačná sústava teda neplní účel, na ktorý je vybudovaná. Nefunkčnosť cirkulačných sústav nie je novovzniknutým javom. Jej prvotnou príčinou sú už samotné princípy projektovania cirkulačných sústav TV v čase ich vzniku. Spôsob dimenzovania, žiaľ, zohľadnil len prvú z uvedených funkcií (transport vody). Dimenzie cirkulačných potrubí vôbec nezohľadňujú rozdelenie cirkulačných prietokov potrebných na udržanie požadovaných teplôt TV: cirkulačné prietoky sa nepočítali alebo nenavrhovali podľa cirkulačných prietokov, ale odvodením od dimenzií prívodného potrubia TV - spravidla o dve dimenzie tenšie.

Dôsledky nefunkčnej cirkulácie

• Nízky komfort: Dlhé čakanie na teplú vodu.
• Plytvanie vodou a energiou: Vypúšťanie studenej vody, zvýšené tepelné straty.
• Hygienické riziká: Množenie baktérií Legionella.
• Korózia a inkrustácia: Usadzovanie vodného kameňa a kalov.

Riešenia pre zlepšenie cirkulácie

• Hydraulické vyregulovanie: Usmernenie prietokov v systéme.
• Inštalácia vyvažovacích prvkov: Zabezpečenie rovnomerného prietoku vo všetkých častiach systému.
• Modernizácia čerpadiel: Použitie elektronicky regulovaných čerpadiel.
• Pravidelná údržba: Čistenie potrubí a kontrola funkčnosti komponentov.

Vplyv teploty teplej vody na rozpočítanie nákladov

Rozpočítanie nákladov na teplo spotrebované na prípravu a distribúciu teplej vody (TV) sa vykonáva podľa zákona o tepelnej energetike. Rozhodujúcou položkou pre rozpočítanie je spotrebovaný objem TV. Teplota TV v mieste spotreby sa pri rozpočítaní nezohľadňuje, rozdielna teplota má však vplyv na spotrebované množstvo TV.

Príklad vplyvu teploty TV

Konečný spotrebiteľ potrebuje pripraviť 100 litrov vody s teplotou 37 °C.

• Ak je v mieste spotreby k dispozícii teplá voda s teplotou 45 °C, potrebuje 75 litrov teplej vody a 25 litrov studenej vody.
• Ak má k dispozícii teplú vodu s teplotou 55 °C, potrebuje 57 litrov teplej vody a 42 litrov studenej vody, to znamená o 24 % teplej vody menej.
• Ak má k dispozícii teplú vodu s teplotou len 37 °C, potrebuje 100 litrov teplej vody a žiadnu studenú vodu, to znamená o 33 % teplej vody viac.

Na to, aby rozpočítanie nákladov na prípravu a distribúciu teplej vody bolo korektné, nestačí splniť podmienku vyhlášky o požadovaných teplotách od 45 do 55°C. 24-percentný rozdiel v platbách za odobratie teplej vody s rovnakým tepelným obsahom je príliš veľký.

Prečítajte si tiež: Podmienky dotácie na tepelné čerpadlo

tags: #cirkulačné #čerpadlo #pre #rozvod #teplej #vody