Akumulačná nádrž pre efektívne vykurovanie

Akumulačná nádrž je zvyčajne izolovaná objemná nádoba v tvare valca (s objemom niekedy až do 5000L), ktorá slúži na akumuláciu "ukladanie" prebytočnej vykurovacej vody do zásoby. Prebytkom tepla rozumieme teplo, ktoré sa vyrába nad rámec potreby vykurovaného objektu. Akumulačné nádrže sú špeciálne navrhnuté nádoby určené na uchovanie prebytočnej tepelnej energie, ktorá je následne pripravená na ďalšie využitie.

Prečo akumulačná nádrž?

Pripojenie takejto nádrže do vykurovacieho systému prináša hneď niekoľko výhod. Medzi tie hlavné patrí:

• zvýšenie efektivity vykurovania,
• úspora paliva 10 až 20% ,
• predĺženie životnosti kotla,
• vyrovnávanie nerovnomernosti výkonu kotla,
• zvýšenie komfortu, t.j. menej časté prikladanie paliva.

Zvýšením efektivity vykurovania rozumieme vyššie využitie energie z paliva, logicky tak vzniká úspora paliva, pretože nie je potrebné často prikladať. Pre samotný kotol považujeme za ideálne podmienky, keď pracuje takmer v plnom výkone, teda horenie nie je ničím "obmedzované" alebo inak umelo spomaľované. V takom prípade až tak nedochádza k nežiadúcemu dechtovaniu, čím sa kotol ako aj komín menej zanášajú dechtom, nie je potrebné ich až tak často čistiť a pochopiteľne predlžuje sa tým ich životnosť.

Problém predimenzovaného kotla

Predstavte si príklad: Máme objekt "rodinný dom", ktorý potrebuje na vykúrenie svojich priestorov 17kW zdroj (kotol) a my máme nainštalovaný kotol 20kW. Znamená to, že zdroj tepla je predimenzovaný, teda objektu dodá potrebné teplo oveľa skôr a vy prestanete mať potrebu v istom momente ďalej dodávať teplo. To znamená, že vám vzniká prebytok tepla a jednoducho vypnete termostatom kúrenie. V kotle však stále máte palivo na niekoľko hodín, ktoré ďalej horí. Čo s ním?

Pri klasických prehorievacích kotloch sa kotol "uškrtil" klapkou dymovodu, čo síce utlmilo jeho výkon, ale stále v kotle horelo. Keďže už nebolo potrebné dodávať do priestorov teplo, zvyškové palivo a energia unikali komínom preč bez využitia. Moderné drevosplyňovacie kotly sú na tom o niečo lepšie, jednak vedia svoj výkon modulovať, t.j. prispôsobovať svoj výkon požiadavkám na teplo. No na druhej strane pri "vypnutí kúrenia" termostatom rovnako prechádzajú automaticky do útlmového režimu, avšak oheň v komore naďalej horí, síce pomalšie, no zbytočne. Teplota v spaľovacej komore kotla sa výrazne zníži a vtedy dochádza k tzv. dechtovaniu. Dechtovanie vzniká pri nízkej teplote a je to nežiadúci jav pre akýkoľvek kotol na biomasu. Riešením problému je inštalácia akumulačnej nádrže, kde sa toto prebytočné teplo bude akumulovať a neskôr v prípade potreby odčerpávať.

Ak nastane prípad, ako sme si uvádzali v príklade, že je už objekt vykúrený a termostat "vypne" kúrenie, kotol v prípade, že má pri sebe akumulačnú nádrž, neprejde do útlmového režimu ani nie je potrebné ho "škrtiť". Pracuje si v optimálnom prevádzkovom výkone a jednoducho sa len prepne ventil, ktorý presmeruje distribúciu teplej vody do akumulačnej nádrže a začne sa proces jej "dobíjania". Samozrejme, ak opäť nastane potreba dokúriť objekt a termostat zadá požiadavku kotlu, teplo sa začne distribuovať do radiátorov, resp. podlahového kúrenia. Takto sa ten cyklus môže opakovať niekoľkokrát, až kým nezhorí všetko palivo v kotle. V takom prípade sa začne režim odčerpávania teplej vody z akumulačnej nádrže. Hoci v kotle nie je už žiadne palivo, teda nevyrába žiadne teplo, váš systém začne teplú vodu dodávať zo zásoby, ktorú ste si vytvorili v akumulačnej nádrži. Takto naakumulovanou vodou môžete pokojne dodávať teplo do bytu pohodlne ešte niekoľko hodín.

Kedy vzniká potreba akumulačnej nádrže?

V našom príklade sme si uviedli, že v objekte je nainštalovaný kotol výkonnejší, než je potrebné, a preto nám vzniká prebytok tepla. Takáto situácia nastáva, keď kotol nainštalujeme zámerne s vyšším výkonom, aby sme mali nejakú výkonovú "rezervu", alebo môže jednoducho nastať v domoch napríklad po zateplení obvodových múrov. Pokiaľ v čase pred rekonštrukciou objekt potreboval 20kW zdroj tepla, tak po rekonštrukcii by mu bohate stačil 15kW zdroj. Užívatelia si tento jav všimnú a prichádzajú s otázkami "čo robiť?", keď nechcú zbytočne vetrať a "vykurovať ulicu". Odpoveďou a riešením je inštalácia akumulačnej nádrže.

Ďalšou situáciou je prípad, keď máme v objekte dimenzovaný kotol presne pre potreby objektu, t.j. potrebujeme 20kW zdroj a taký máme aj nainštalovaný. V takomto prípade by nám logicky prebytok tepla vznikať nemal, a teda akumulačná nádrž nie je potrebná. Toto je síce správna a logická úvaha, avšak situácia je predsa len trochu iná. Potreba plného výkonu kotla býva hlavne počas vrcholiacej zimy, kedy sú vonkajšie teploty najnižšie. Začiatok (jeseň) a koniec (jar) vykurovacieho obdobia v našich podmienkach považujeme za prechodné obdobia. V týchto ročných obdobiach ešte vonkajšie teploty nie sú také nízke ako v zime a potreba kúriť nie je taká vysoká, čo znamená, že nám stačí na vykurovanie nižší výkon. Niektoré domácnosti majú alternatívny zdroj kúrenia (plyn, elektrika), ktorý používajú práve v týchto prechodných obdobiach. Nakoľko nie je potreba výkonu vysoká a zdroje možno ovládať "na gombík" (zapnem - kúri, vypnem - nekúri), je to ekonomickejšie riešenie než kúriť pevným palivom. Kotly na pevné palivo takúto výhodu nemajú, nemožno ich len tak jednoducho vypnúť "gombíkom", nakoľko rozhorené palivo musí jednoducho dohorieť a naďalej by tak vznikalo prebytočné nevyužité teplo. Presne v takýchto prípadoch je ideálnym riešením inštalácia akumulačnej nádrže, kam sa vzniknuté prebytočné teplo môže ukladať.

Typy akumulačných nádrží

Akumulačných nádrží je viacero druhov:

• klasické,
• so solárnym výmenníkom,
• s vnoreným zásobníkom,
• s nerezovým výmenníkom pre TÚV,
• stratifikačné.

Tieto varianty sa rôzne kombinujú. V tomto článku si však popíšeme len základné prevedenie, t.j. klasickú izolovanú nádrž.

Akumulačné nádrže Cordivari sa vyrábajú vo viacerých verziách:

1. akumulačná nádoba bez výmenníka - slúži len na uskladnenie teplej vody (Puffer).
2. akumulačná nádoba s jedným alebo dvoma tepelnými výmenníkmi, ktoré slúžia na ohrev vody cez ďalší zdroj tepla.

Ďalšie varianty zahŕňajú:

• „nádoba v nádobe“ - tzn. akumulačná nádoba na technickú vodu s vnoreným zásobníkom na teplú úžitkovú vodu.
• akumulačná nádoba na technickú vodu s prietokovým ohrevom úžitkovej vody. Ohrev úžitkovej vody sa deje prostredníctvom špirálovitého tepelného výmenníka z nerezovej ocele 316L, ktorý prechádza stredom nádoby. Tento model je dostupný taktiež vo verzii s jedným alebo dvoma prídavnými tepelnými výmenníkmi.

Dve hlavné prevedenia akumulačných zásobníkov:

• Akumulačný zásobník s modulom čerstvej vody: V tomto systéme preteká uskladnená vykurovacia voda cez modul čerstvej vody, ktorý obsahuje pitnú vodu. Tepelná energia sa do nej prenáša prostredníctvom výmenníka tepla. Modul čerstvej vody môže byť integrovaný priamo do vyrovnávacieho zásobníka alebo môže byť zriadený samostatne.
• Akumulačný zásobník ako kombinovaný kotol: V tomto prevedení je akumulačný zásobník vybavený dvoma oddelenými zásobníkmi pre vykurovaciu vodu a pitnú vodu v rovnakom telese.

Akumulačná nádrž pre ohrev úžitkovej vody

Akumulačná nádoba môže byť tiež vynikajúcim pomocníkom pri ohrievaní teplej úžitkovej vody (TÚV) pre domácnosť. Ak si zaobstaráte akumulačnú nádobu s integrovaným výmenníkom, môžete súčasne ohrievať vodu pre radiátory aj na ďalšie použitie, ako je umývanie rúk alebo sprchovanie, čo opäť prináša dodatočné úspory.

Pretože sa voda vo vykurovacom systéme zvyčajne ohrieva na vyššiu teplotu, nie je pre ohrev TÚV potrebná taká veľká nádrž. Nádoby s tepelným výmenníkom, ktorý umožňuje pripojenie sekundárneho zdroja ohrevu TÚV, túto funkciu efektívne zvládajú. Z hygienických dôvodov musia byť tieto dva typy zásobníkov oddelené, pretože TÚV by mala mať kvalitu pitnej vody.

Správny objem akumulačnej nádrže

Logická otázka pred kúpou "akumulačky" je, aký objem akumulačnej nádrže zvoliť. Nepísaným pravidlom je, že objem akumulačnej nádrže by sa mal rovnať aspoň 50-násobku výkonu kotla. Teda ak máme 20kW kotol, pripojiť by sme k nemu mali aspoň 1000L nádrž, čo je taký štandard. Nádrž môže byť aj väčšia, je to samozrejme na uvážení a priestoru, ktorý máte k dispozícii.

Veľkosť akumulačnej nádrže závisí od výkonu kotla a potrieb domácnosti. Všeobecne platí pravidlo, že na každý 1 kW výkonu kotla by malo pripadať minimálne 55 litrov objemu nádoby. Pre kotol s výkonom 20 kW je teda odporúčaná akumulačná nádoba s objemom minimálne 1100 litrov.

Toto pravidlo platí v prípade, že v domácnosti nie je využívané podlahové vykurovanie, ktoré samo o sebe slúži na akumuláciu tepla. Pri veľkých domoch alebo ak sa nádrž využíva aj pre solárne systémy, môže byť objem ešte väčší.

Orientačný výpočet veľkosti akumulácie

• Pre radiátory: Objem akumulačnej nádrže = výkon zdroja vykurovania (kW) × 55 litrov. Napríklad pre kotol s výkonom 10 kW je potrebná nádrž s objemom 550 litrov.
• Pre podlahové vykurovanie: Objem akumulačnej nádrže = výkon zdroja vykurovania (kW) × (80 - 100) litrov.

Odporúčaná veľkosť nádrže pri vykurovaní peletami je min. 20-30l na 1kW výkonu kotla. Odporúčaná veľkosť nádrže pri vykurovaní drevom je min. 50l na 1kW výkonu kotla (pyrolýza), pri bežnom vykurovaní drevom je to min. 80l na 1kW výkonu kotla.

Umiestnenie a inštalácia

Akumulačné nádoby pre vykurovanie bývajú dôležitou súčasťou kotolní, kde je hlavným zdrojom tepla kotol s typickým kolísavým výkonom a striedaním nízkych a vysokých teplôt, ako je napr. kotol na biomasu, tepelné čerpadlo či solárne panely. Sú určené na uskladňovanie technickej vody do vykurovania, smerujúcej do systému podlahového alebo radiátorového kúrenia. Nádoby tohto typu sa vyrábajú z uhlíkovej ocele povrchovo ošetrenej len z vonkajšej strany, nakoľko sa nádoba zapája do uzavretých systémov bez prístupu vzduchu.

Najčastejšie sa inštaluje do technickej miestnosti, pivnice alebo kotolne. Pri zaobstarávaní akumulačnej nádoby je dôležité počítať s jej rozmermi - či prejde cez dvere a či bude dostatok priestoru pre manipuláciu pri inštalácii a následnú údržbu. Je potrebné vyhnúť sa inštalácii vo vlhkom prostredí, ktoré by mohlo skrátiť životnosť nádrže. Nezabúdajte ani na nosnosť podlahy, pretože plne naplnená nádoba môže vážiť aj niekoľko ton.

Pre ľahšiu prepravu a umiestnenie do kotlovej miestnosti akumulačné nádrže CAS nie sú dodávané so vstavanou tepelnou izoláciou, ale oddelene a to nasledovne: telo akumulačnej nádrže a tepelná izolácia balená v ochrannej PVC fólii, ružice zabalené v PVC obale. Návod na montáž nájdete v priložených dokumentoch.

Tepelná izolácia akumulačnej nádrže

Aby vám akumulačná nádrž lepšie uchovala teplo. Každá štandardná akumulačná nádrž ATTACK AK a AS sa v cene nádrže dodáva aj mäkká snímateľná izolačná vrstva. Izolácia s hrúbkou 100 mm z polyesterových vlákien s koženkovým obalom sa po inštalácii pripevní na nádrž a o ostatné sa postará už izolácia.

Kombinácia akumulačnej nádrže s rôznymi vykurovacími systémami

Akumulačnú nádrž je možné kombinovať s rôznymi spôsobmi vykurovania (akumulačná elektrina, solárne zariadenia alebo tepelné čerpadlá). Možná kombinácia je samozrejme aj s radiátormi a podlahovým kúrením.

Kotly na tuhé palivá a ich synergia s akumulačnými nádržami

Kotly na tuhé palivá, ako sú drevo, uhlie, štiepka alebo pelety, produkujú značné množstvo tepla naraz. Ak by toto teplo nebolo efektívne využité, dochádzalo by k jeho stratám. Akumulačná nádrž zabraňuje týmto stratám tým, že prebytočné teplo pohltí a uchová na neskoršie využitie.

Napriek tomu, že pri kotloch na drevo je možné vďaka akumulačnej nádrži dosiahnuť 100% využitie paliva a menšiu spotrebu v porovnaní s prevádzkou bez nej, nie vždy je akumulačná nádrž nutná. V prípade automatických kotlov na pelety, ktoré dokážu samy regulovať svoj výkon a spaľovanie, nie je po tomto riešení nutné sa obzerať.

Avšak, mnoho výrobcov odporúča inštaláciu akumulačnej nádrže aj k automatickým kotlom, a to aj s menším objemom, napríklad 200 až 500 litrov, v závislosti od výkonu kotla. Pri kotloch na biomasu je navyše inštalácia akumulačnej nádrže alebo systému so samočinnou dodávkou tepla často podmienkou pre čerpanie dotácie v rámci programu.

Splyňovací kotol ATTACK DPX z rady 6000 je moderný a komfortný zdroj vykurovania, ktorý získal viacero ocenení. Ponúka ekologické spaľovanie s účinnosťou až 91% a vďaka nadštandardne objemnej nakladacej komore umožňuje dlhé horenie paliva (8-12 hodín pri plnom využití).

Kľúčové vlastnosti kotlov ATTACK DPX:

• Vysoká účinnosť: Presne riadená technológia splyňovania dosahuje účinnosť až 91%, čo vedie k nižšej spotrebe paliva.
• Nadštandardná nakladacia komora: Umožňuje jednoduché nakladanie veľkých kusov dreva a predlžuje dobu horenia. Kotly ATTACK DPX 80 a 100 majú komoru s dĺžkou až 1100 mm pre metrové kusy dreva.
• Ekologické spaľovanie: Technológia splyňovania dreva je vysoko ekologická a efektívna, s minimálnym dopadom na životné prostredie a nízkou mierou emisií.
• Kvalitné spracovanie: Použitie špeciálnej kotlovej ocele s hrúbkou 6 mm, pohyblivých turbulátorov a žiarobetónových tvaroviek zaručuje dlhú životnosť a spoľahlivosť kotla.
• Automatická komínová klapka: Uľahčuje rozkurovanie a prikladanie dreva, automaticky sa otvára pri otvorení dvierok a zatvára pri ich zatvorení.

Možnosti regulácie kotlov ATTACK DPX:

• Štandard: Základná, účinná a spoľahlivá verzia ovládania, vhodná pre jednoduché systémy a externé zariadenia s akumulačnou nádržou. Umožňuje nastavenie kotlovej teploty termostatom a má zabudovanú ochranu proti prehriatiu a skratu.
• PROFI: Pokročilejšia regulácia s presnejším regulátorom PID a technológiou Fuzzy Logic pre plynulé riadenie otáčok ventilátora a efektívne spaľovanie.

Akumulačná nádrž so zásobníkom ATTACK HR, HRS sa postará okrem akumulácie vykurovacej vody aj o výrobu teplej úžitkovej vody, pretože v sebe obsahujú vnútorný smaltovaný zásobník. Aby sa zvýšila odolnosť zásobníka TÚV voči korózii, používa sa špeciálna horčíková anóda. Manuálny odvzdušňovací ventil je umiestnený v hornej časti nádrže.

Plynový kotol so zásobníkom

Pod pojmom plynový kotol so zásobníkom sa rozumie kotol so zásobníkom teplej vody, ktorá sa v danom kotle ohrieva. Niekedy sa zásobník nazýva aj bojler alebo akumulačná nádoba. Plynové kotly so zásobníkom teplej vody sa vyrábajú s malým výkonom (a menším zásobníkom) pre rodinné domy, ale aj s veľkým výkonom (a väčším zásobníkom). Tie možno použiť vo výrobe, v ubytovacích zariadeniach atď. Plynové kotly môžu byť so samostatným alebo integrovaným zásobníkom teplej vody. Kotol je zvyčajne umiestnený nad zásobníkom, ale v závislosti od potreby vody a možností inštalácie si môžete vybrať aj samostatne stojaci, umiestnený vedľa kotla. Kotly s integrovaným zásobníkom teplej vody tvoria jeden nerozoberateľný celok.

Kondenzačný plynový kotol so zásobníkom teplej vody patrí k veľmi hospodárnym produktom šetriacim energiu, preto sa zaraďuje medzi ekologické produkty. Každý produkt určený na ohrev vody musí byť vybavený energetickým štítkom. Pomocou štítka je možné zistiť, nakoľko je produkt úsporný. Plynový kondenzačný kotol so zásobníkom možno ovládať pomocou veľkého farebného dotykového displeja, smartfónu alebo tabletu. Na grafickom displeji je možné zobraziť všetky možnosti prevádzky kotla. Plynový kotol na vykurovanie a ohrev vody má možnosť ohrievať vodu plynom, ako aj pomocou solárnej energie. Tieto kotly sú priamo vo výrobe pripravené na pripojenie k solárnemu systému. Vodu v zásobníku je možné ohrievať samostatne alebo súčasne kotlom a solárnymi kolektormi. Systém s možnosťou ohrevu dvoma zdrojmi sa nazýva bivalentný systém.

Kondenzačné kotly s integrovaným zásobníkom

Plynové kondenzačné kotly so vstavaným (internovaným) zásobníkom na ohrev vody poskytujú stály a komfortný prísun teplej úžitkovej vody. Ich výhodou je predovšetkým kompaktný rozmer. Ak sa voda v nádrži minie, kotol automaticky prechádza na prietokový ohrev.

Kondenzačné kotly dosahujú účinnosť o 10-40 % vyššiu ako tradičné nekondenzačné kotly. Pri spaľovaní plynu vzniká vodná para, ktorá obsahuje tzv. latentné - kondenzačné teplo. Kým klasické kotly toto teplo nevyužívajú a odvádzajú ho do komína ako súčasť spalín (pri účinnosti max. 92%), kondenzačné kotly ho dokážu využiť.

Využitie kondenzačného tepla

Kondenzačné kotly majú jeden alebo dva výmenníky veľkej plochy. Po odovzdaní primárneho tepla zo spalín dochádza k ich ďalšiemu ochladeniu pod hodnotu rosného bodu (pre zemný plyn približne 50-55 °C). Pri tejto teplote vodná para v spalinách kondenzuje, čím sa do systému dodáva dodatočná tepelná energia.

Pri porovnaní sa účinnosť kondenzačných kotlov často udáva vo vzťahu k výhrevnosti plynu. Keďže výhrevnosť zemného plynu je o 11 % nižšia ako jeho celkové spalné teplo (ktoré zahŕňa aj kondenzačné teplo), kondenzačné kotly využívajúce toto dodatočné teplo môžu dosiahnuť účinnosť vyššiu ako 100 % (vzhľadom na výhrevnosť).

Tepelné čerpadlá a akumulačné zásobníky

Tepelné čerpadlá sa často kombinujú so systémami sálavého plošného vykurovania, ako je podlahové vykurovanie. Vďaka nižším teplotám prietoku v týchto systémoch (okolo 35 °C až 40 °C) pracujú efektívnejšie, čo znižuje spotrebu elektriny a energie.

V prípade budovy s podlahovým vykurovaním môže jej veľká plocha a tepelná zotrvačnosť fungovať ako akumulačný zásobník. Betónová alebo anhydritová liata vrstva podlahy účinne absorbuje teplo, čím sa podlahové vykurovanie stáva akýmsi malým zásobníkom energie.

Preto nie je použitie tepelného čerpadla s akumulačným zásobníkom vždy nevyhnutné. Avšak, nie všetky akumulačné zásobníky sú vhodné na kombináciu s tepelným čerpadlom. Ak medzizásobník nie je navrhnutý tak, aby zvládol vyšší prietok vykurovacej vody tepelným čerpadlom, dochádza k turbulenciám a teplotným stratám. Ideálne je, ak akumulačné zásobníky vykazujú teplotnú stratifikáciu, kde je najvyššia teplota v hornej časti.

Tepelné čerpadlá s akumulačným zásobníkom pre hybridné systémy

Niektorí majitelia domov využívajú tzv. hybridné systémy vykurovania, najmä pri modernizácii tepelných čerpadiel v existujúcich budovách. V takomto systéme tepelné čerpadlo podporuje existujúci vykurovací systém, napríklad plynový kondenzačný kotol.

Hybridné vykurovacie systémy majú zmysel len v určitých situáciách, pretože tepelné čerpadlá zvyčajne samy o sebe zabezpečujú spoľahlivé vykurovanie po celý rok. Použitie tepelného čerpadla s akumulačným zásobníkom môže ovplyvniť účet za elektrinu. Mnohí dodávatelia ponúkajú tzv. tarify pre tepelné čerpadlá, často nočné tarify, ktoré využívajú nižší dopyt v noci. Akumulačný zásobník môže tieto tarify cielenejšie využívať tým, že lacnú energiu v noci ukladá a využíva ju cez deň.

Technické detaily akumulačných nádrží

Všetky produkty sa vyrábajú s dôrazom na výber kvalitných materiálov a použitie správnych technológií a postupov. Roboticky zváraná nádrž zabezpečuje maximálnu spoľahlivosť výrobkov. Akumulačné nádoby pre vykurovanie bývajú dôležitou súčasťou kotolní. Sú určené na uskladňovanie technickej vody do vykurovania, smerujúcej do systému podlahového alebo radiátorového kúrenia. Nádoby tohto typu sa vyrábajú z uhlíkovej ocele povrchovo ošetrenej len z vonkajšej strany, nakoľko sa nádoba zapája do uzavretých systémov bez prístupu vzduchu.

Prehľad pripojení akumulačnej nádrže

tags: #kotol #so #zasobnikom #akumulacna #nadoba