Ogrzewacze ciepłej wody użytkowej to najważniejsze urządzenia w instalacji wodociągowej w domu, bez których nie można byłoby sobie wyobrazić normalnego funkcjonowania. Jednym z kryteriów ich podziału jest ilość przygotowywanej wody. Jeśli potrzebujemy szybko niewielkiej ilości ciepłej wody - wybieramy ogrzewacze przepływowe. Takie rozwiązanie idealnie sprawdza się w domkach letniskowych, gdzie wodę używamy sporadycznie. W domach jednorodzinnych gdzie zużycie ciepłej wody przez domowników jest większe popularne są ogrzewacze pojemnościowe, które przygotowują wodę wolniej, ale za to taniej i w większej ilości.
» Ogrzewacze przepływowe - małe i lekkie
W ogrzewaczach przepływowych woda jest podgrzewana w sposób ciągły po odkręceniu kranu. Ogrzewacz podaje ciepłą wodę dopiero po pewnym czasie określanym jako punkt włączenia grzania. W nowoczesnych urządzeniach trzeba upuścić około 1,1 do 1,5 litra by uzyskać ciepłą wodę. Urządzenia nadają się idealnie jako miejscowe źródła cwu. W związku z brakiem zbiornika zajmują mało miejsca, są lekkie (ważą od 0,6 kg do 2,5 kg) i trwałe (mają elementy robocze wykonane z tworzyw sztucznych lub z miedzi).
Fot.1 i 2. Przykłady ogrzewaczy przepływowych Lider i Aga o mocach od 3,5 kW do 5,5 kW
Moc grzejna wynosi od 3,5 kW do 5,5 kW. Determinuje to sposób wykonania instalacji do zasilania. Konieczne jest zastosowanie odpowiednich średnic przewodów zasilających oraz zabudowanie odpowiednich zabezpieczeń. Urządzenie o mocy grzałki 3,5 kW pobiera prąd 16 A, a takie o mocy 5,5 kW już 25 A. Częste są przypadki, że urządzenia o mocy 5,5 kW są montowane w instalacjach zabezpieczonych bezpiecznikami 16 A. Wtedy nie działają. Urządzenia są w stanie dostarczać w zależności od mocy elektrycznej od 1,4 do 2,2 l/min. Dzięki temu w ciągu godziny mamy do dyspozycji od 84 litrów do 140 litrów cwu.. Zakładając koszt energii elektrycznej na poziomie 0,40 zł/kWh koszt przygotowania cwu będzie wynosił około 0,15 zł za każde 10 litrów cwu. Urządzenia przepływowe są budowane jako bezciśnieniowe i ciśnieniowe. Różnica polega na tym, że ogrzewacz ciśnieniowy musi być zamontowany w instalacji wodnej tak, by zawór wody znajdował się za ogrzewaczem. Z kolei ogrzewacz bezciśnieniowy zamontowany musi być tak, że zawór upustowy znajduje się przed ogrzewaczem. Wymaga to stosowania baterii trójdrożnych.
» Ogrzewacze pojemnościowe - większe i cięższe
Konstrukcja urządzenia pojemnościowego narzuca pewne ograniczenia. Przede wszystkim wymiarowe i wagowe. Średnice ogrzewaczy wiszących wynoszą od 36 do 46 cm. Długości nawet do 140 cm. Wymaga to stosowania uchwytów do montowania na ścianach. Ściany muszą charakteryzować się odpowiednią nośnością. Urządzenia ważą od 25 kg (pojemność 40 l bez wężownicy) do ok. 56 kg (pojemność 140 l). Jeżeli uwzględnimy dodatkowo ciężar wody to nawet mały ogrzewacz 40 litrowy podczas pracy będzie ważył ok. 75 kg a duży ogrzewcz 140 l niemal 200 kg. Zdolność użytkowa urządzeń jest uzależniona od mocy cieplnej zastosowanej grzałki. Najmniejsze grzałki o mocy 1500 W stosuje się do małych urządzeń o pojemnościach 40, 50 i 60 litrów. Czas nagrzewania wody w ogrzewaczu o pojemności 52 dm3 (typ 80) wynosi w przypadku grzałki 1500 W około 2 godzin, przy zastosowaniu grzałki o mocy 2000 W 1,5 godziny, przy zastosowaniu grzałki o mocy 3000 W niecałą godzinę. Spotykane na rynku grzałki o mocach 4500 W, 6000 W oraz 9000 W stosowane są z reguły do ogrzewaczy o pojemnościach powyżej 120 l. Należy pamiętać też o tym, że grzałki o większych mocach wymagają zastosowania instalacji elektrycznej o napięciu 400 V.
Fot.3 i 4. Ogrzewacze pojemnościowe typu Venus i Mister
» Koszt przygotowania cwu
Koszty przygotowania cwu w urządzeniach pojemnościowych są prawie takie same w odniesieniu do jednostki podstawowej, czyli 1 litra cwu. Moc grzałki ma znaczenie jeśli chodzi o czas przygotowania ciepłej wody. Przy koszcie jednostkowym energii elektrycznej na poziomie 0,40 zł/kWh przygotowanie każdych 10 litrów cwu będzie kosztowało ok. 0,2 zł. Jest to koszt nieznacznie wyższy niż w przypadku ogrzewaczy przepływowych.
Zakładając, że w warunkach domowych w czteroosobowej rodzinie każda z osób dziennie potrzebuje od 60 do 100 l cwu dobowy koszt przygotowania cwu można przyjąć na poziomie ok. 4,8 zł – 8 zł/(dobę / 4 osoby) dla urządzeń pojemnościowych oraz 3,6 zł – 6 zł/(dobę/4 osoby) w przypadku urządzeń przepływowych. W skali miesiąca (zakładając 30 dni użytkowania) daje do koszt przygotowania cwu w granicach odpowiednio 36 zł – 60 zł/ osobę/ miesiąc oraz 27zł – 45 zł/osobę/miesiąc.
» Zabezpieczanie przed korozją
Zbiorniki ogrzewaczy pojemnościowych wykonane są ze blachy stalowej. W celu zabezpieczenia blachy przed korozją wewnętrzną stronę zbiornika pokrywa się emalią ceramiczną, która tworzy zwartą, szklistą strukturę osłaniającą w całości ścianki zbiornika. Osłona zapewnia pokrycie ścianek zbiornika w 99,5 %, pozostała część stanowi prawie pewne źródło korozji. Stosuje się zatem dodatkowo zabezpieczenia w postaci ochrony anodowej. Anoda jest umieszczana w zbiorniku w sposób łatwy do zdemontowania. Najczęściej stosowane są anody magnezowe. Magnez ma niższy potencjał napięciowy od stali w związku z czym szybciej się rozpuszcza w wodzie. Rozmiar anody magnezowej powinien być tak dobrany, by na każdy 1 m2 powierzchni ścianek zbiornika przypadało ok. 0,2 kg magnezu. Szacuje się, że odpowiednich parametrach wody trwałość anody powinna wynosić od 18 do 36 miesięcy. Na wszelki wypadek producenci ogrzewaczy zalecają okresową wymianę anody przynajmniej co 18 miesięcy.
Fot.5. Przykład anody magnezowej do zamontowania oraz anody zamontowanej na korku metalowym.
W zbiornikach stojących o dużych pojemnościach, gdzie grzałka elektryczna jest jedynie dodatkowym źródłem ciepła stosuje się anody tytanowe. Ich trwałość jest równa trwałości zbiornika. Anody takie nie zużywają się. Jednak ich koszt jest wyższy od kosztu anody magnezowej.
» Zabezpieczenia hydrauliczne i elektryczne
Ważnym elementem zabezpieczenia hydraulicznego urządzeń pojemnościowych są zawory bezpieczeństwa. Zawory są montowane na dolocie wody zimnej do ogrzewacza i mają za zadanie zabezpieczyć zbiornik ogrzewacza przez nadmiernym wzrostem ciśnienia wody spowodowanym zarówno wahaniami ciśnienia w instalacji jak i za wysoką temperaturą wody w samym ogrzewaczu. Brak zamontowanego zaworu bezpieczeństwa może doprowadzić do uszkodzenia zbiornika ogrzewacza. Każde urządzenie oprócz zabezpieczenia hydraulicznego posiada zabezpieczenie elektryczne w postaci termostatu oraz ogranicznika automatycznego tzw. Bota. Termostat jest z reguły integralną częścią instalacji elektrycznej grzałki umożliwia samoczynne wyłączenie elementu grzejnego po osiągnięciu nastawionej temperatury. Działa w sposób całkowicie automatyczny. Z kolei ogranicznik temperaturowy typu Bot ma za zadanie odcięcie dopływu prądu do grzałki w sytuacji, kiedy z jakiegoś powodu termostat nie zadziała i temperatura wody nadal rośnie. Wyłącznik ten działa na zasadzie bezpiecznika automatycznego o sterowaniu cieplnym i powoduje trwałe rozłączenie instalacji elektrycznej grzałki, gdy temperatura wody w ogrzewaczu przekroczy 85°C. W celu ponownego uruchomienia ogrzewacza należy zdemontować panel grzałki i włączyć go ręcznie poprzez wciśnięcie.
» Regulacja hydrauliczna
Regulacja hydrauliczna w ogrzewaczu pojemnościowym odbywa się w sposób automatyczny. Podczas pracy ogrzewacza woda gorąca odbierana z góry jest uzupełniana wodą zimną od dołu ogrzewaną w okolicy grzałki. Jeżeli podbór wody będzie zbyt duży w stosunku do pojemności ogrzewacza po pewnym czasie z kranu będzie leciała zimna lub letnia woda, gdyż grzałka nie będzie w stanie nagrzać odpowiedniej ilości wody.
» Bakterie
Ważną sprawą w eksploatacji ogrzewaczy pojemnościowych jest problem bakterii legionelli. Bakterie te występują w różnych odmianach bardzo powszechnie w wodach powierzchniowych. Lecz groźne stają się dopiero po wprowadzeniu do układów rozprowadzania wody, powodując groźne choroby legionellozę i gorączkę Pontiac. Legionella najszybciej rozmnaża się w wodzie o temperaturze 38°C – 42°C, ginie w wodzie o temperaturze 70°C. Zatem celowe jest w miarę często podnoszenie temperatury wody użytkowej w ogrzewaczu w celu pozbycia się bakterii. Przy temperaturze 55°C bakterie legionelli giną w około 20 minut, przy temperaturze 60°C w 2 minuty, natomiast przy temperaturze 70°C w parę sekund.
Autor: mgr inż. Bartosz Kuźnik
Inżynier Kontroli Technicznej
Zakład Urządzeń Grzewczych Elektromet
