Správne navrhnutie systému na prípravu teplej úžitkovej vody (TÚV) je kľúčové pre minimalizáciu energetických strát a zabezpečenie komfortu obyvateľov. V posledných rokoch, vďaka zlepšovaniu tepelnotechnických vlastností obalových konštrukcií bytových domov, došlo k výraznému zníženiu potreby energie na vykurovanie. V dôsledku toho sa energia na prípravu TÚV stala jedným z rozhodujúcich energetických výdajov budovy. Aby sa predišlo poddimenzovaniu alebo predimenzovaniu zdroja na prípravu TÚV, je nevyhnutné dôkladne poznať odberný diagram a dennú spotrebu teplej vody.
Štruktúra odberu teplej vody v bytovom dome
Meranie spotreby teplej vody v bytovom dome, ktoré prebiehalo počas jedného roka (marec 2013 - apríl 2014) v odovzdávacej stanici tepla, odhalilo zaujímavé vzorce správania sa obyvateľov. V rámci merania sa zaznamenávala spotreba teplej vody za každú hodinu. Sledovaný bol bodový bytový dom v Bratislave s 14 nadzemnými podlažiami, 72 bytmi a 167 obyvateľmi. Vekové zloženie obyvateľstva bolo rozdelené nasledovne: 20 % detí do 18 rokov, 60 % v strednom veku a 20 % dôchodcov. Teplá voda sa v tomto dome pripravuje v doskovom výmenníku v odovzdávacej stanici a následne sa akumuluje v 500-litrovom zásobníku.
Priemerný hodinový odber teplej vody počas dňa, získaný z celoročných meraní, ukazuje zreteľné špičky. Najväčšia potreba teplej vody nastáva v popoludňajších hodinách okolo 14:00, kedy dosahuje hodnotu 520 l/h, a tiež vo večerných hodinách. Odber začína výraznejšie narastať okolo 19:00 a vrchol dosahuje o 22:00 s takmer 550 l/h, po čom postupne klesá.
Spotreba teplej vody na obyvateľa
Pre získanie informácie o priemernom odbere teplej vody na obyvateľa boli namerané dáta z bytového domu vydelené počtom jeho obyvateľov (167). Graf priemerného denného odberu teplej vody na jedného obyvateľa (obrázok 3) potvrdzuje, že najväčší odber je zaznamenaný okolo 14:00, kedy spotreba TÚV na osobu dosahuje približne 3,2 l/h. Podobne vysoký odber je aj vo večerných špičkách okolo 22:00.
Súhrnná krivka odberu teplej vody (obrázok 4) opisuje percentuálnu závislosť odberu od času. Z nej vyplýva, že do 15:00 sa odoberie 50 % z celkovej dennej spotreby teplej vody. Zostávajúcich 50 % sa spotrebuje v čase od 15:00 do konca dňa.
Rozdiely v spotrebe počas týždňa
Odber teplej vody sa výrazne líši aj počas jednotlivých dní v týždni. Priemerný odber teplej vody v litroch za hodinu na obyvateľa počas pracovných dní, sobôt a nedieľ (obrázok 5) ukazuje kľúčové rozdiely. Kým počas pracovných dní sa ranná špička začína už o 7:00 s maximom o 8:00 (2,5 l/h) a neskôr o 10:00 (2,7 l/h), počas víkendov sa ranná špička posúva až na 9:00.
Zatiaľ čo počas pracovného týždňa nasleduje po rannej špičke mierny útlm až do 14:00 (1,9 l/h), cez víkend odber teplej vody po rannej špičke stúpa a vrchol dosahuje okolo 14:00 s hodnotou 3,3 l/h v sobotu a až 4,2 l/h v nedeľu. Toto je takmer dvojnásobok odberu v rovnakej hodine počas pracovného týždňa. Večerná špička odberu TÚV narastá počas pracovných dní do neskorých večerných hodín s odberom 3,4 l/h na obyvateľa. V sobotu je večerný odber približne konštantný okolo 2,4 l/h na osobu, zatiaľ čo v nedeľu vrcholí okolo 22:00.
Priemerné denné a ročné spotreby
Priemerná denná spotreba teplej vody na jedného obyvateľa bytového domu je 47,4 litra. Počas pracovných dní je priemerná spotreba 43,7 litra, počas sobôt 45,7 litra a nedieľ 52,7 litra (tabuľka 1). Priemerná denná spotreba teplej vody na osobu je okolo 44 litrov počas pracovných dní a sobôt (obrázok 6).
Denná spotreba teplej vody sa mení aj počas jednotlivých mesiacov v roku (obrázok 7). Najväčší odber teplej vody nastáva v zimnom a jarnom období - okolo 50 l/deň na osobu. Na jeseň je denná spotreba okolo 45 litrov a najnižšia je v lete, v júli to je 40 l/deň a v auguste iba približne 34 l/deň na obyvateľa.
Ako efektívne ukladať prebytok z fotovoltickej elektrárne do teplej vody.
Faktory ovplyvňujúce spotrebu a návrh systémov
Spotreba teplej vody sa mení počas dňa, počas jednotlivých dní v týždni a tiež počas roka. Typické odberové špičky nastávajú v čase rannej a večernej hygieny a počas obeda, okolo 14:00. Cez pracovné dni je najväčší odber TÚV počas rannej špičky od 7:00 do 10:00 a večernej špičky od 18:00. Cez víkendy je najväčší odber zhruba od 11:00 do 16:00 a následne od 21:00 do 23:00.
Na správny návrh systému na prípravu teplej vody je nevyhnutné poznať priebeh odberu teplej vody, hlavne počas špičiek, keď treba zabezpečiť požadovaný maximálny prietok a teplotu teplej vody. Priemerná denná spotreba pitnej vody v slovenskej domácnosti je okolo 80 litrov na osobu. V tomto kontexte, spotreba teplej vody na osobu predstavuje 25 až 40 percent celkovej spotreby vody v domácnosti, čo pri priemernej celkovej spotrebe 121 litrov denne predstavuje 30 až 48 litrov TÚV. Najväčší podiel na spotrebe TÚV na osobu v domácnosti má každodenná osobná hygiena, ako sprchovanie, kúpanie, umývanie tváre.
Tipy na úsporu teplej vody
Úsporné sprchové hlavice, ktoré znižujú spotrebu vody takmer o polovicu, sú efektívnym riešením. Úsporné vodovodné batérie s perlátorom, ktorý mieša vodu so vzduchom a znižuje prietok, rovnako prispievajú k úspore. Termostatické sprchové batérie eliminujú straty vody a času pri nastavovaní teploty. Úsporné splachovacie systémy v toaletách dokážu redukovať spotrebu vody za jedno spláchnutie na 3 až 4,5 litra.
Pri umývaní riadu moderná umývačka spotrebuje menej vody (približne 10-15 litrov na cyklus) ako ručné umývanie pod tečúcou vodou, ktoré môže spotrebovať až 40 litrov. Plnenie práčky a umývačky riadu naplno, kontrola tesnosti kvapkajúcich kohútikov a zachytávanie dažďovej vody na polievanie záhrady sú ďalšie osvedčené metódy šetrenia vodou.
Optimalizácia spotreby TÚV sa začína spôsobom jej výroby. Odporúča sa rozhodnúť pre modernú, účinnú technológiu ohrevu, ktorá vyhovuje individuálnym potrebám. V prípade možnosti je vhodné investovať do solárneho systému na ohrev vody. Používanie úspornej nádržky na vodu na toalete je tiež dôležitým krokom.
Pri návrhu systému na prípravu TÚV je dôležité vziať do úvahy aj tieto aspekty:
- Počet členov domácnosti: Väčší počet osôb znamená vyššiu celkovú spotrebu.
- Vekové zloženie: Deti a starší ľudia môžu mať odlišné návyky a potreby.
- Typ nehnuteľnosti: Bytový dom má iné nároky ako rodinný dom.
- Lokalita: Miestne zvyklosti a dostupnosť zdrojov môžu ovplyvniť spotrebu.
- Životný štýl: Preferencie (sprcha vs. vaňa), frekvencia pobytu doma a mimo domova hrajú významnú rolu.
V záverečnom dôsledku, pochopenie detailných odberových diagramov a denných, týždenných a ročných spotrieb teplej vody je nevyhnutným predpokladom pre navrhnutie efektívnych, ekonomických a ekologických systémov na jej prípravu, ktoré zodpovedajú reálnym potrebám užívateľov a zároveň minimalizujú energetickú náročnosť budov.