Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Elektronické průtokové ohřívače se prosazují

z německého originálu časopisu de, 18/2006, vydavatelství Hüthig & Pflaum Verlag GmbH München,
upravil Ing. Josef Košťál, redakce Elektro
 
Moderní ohřívače jako hospodárný způsob decentralizované přípravy teplé vody představují v mnoha oblastech a použitích osvědčené řešení. V současné době jsou na trhu kromě hydraulických průtokových ohřívačů také elektronické ohřívače, které mají některé nesporné výhody oproti klasickým hydraulickým ohřívačům.
Nežádoucí proměnlivé sprchování, vznikající v důsledku kolísání tlaku ve vodovodní síti, patří díky elektronicky řízeným průtokovým ohřívačům již téměř dvacet let minulosti. Nicméně hydraulické průtokové ohřívače se vyrábějí i nadále a jsou používány ve velkém množství. Poměr prodaných hydraulických a elektronických průtokových ohřívačů byl v Německu až do minulého roku přibližně vyrovnaný. V letošním roce by měl podle údajů výrobců nepatrně převažovat prodej elektronicky řízených průtokových ohřívačů.
Jedním z důvodů, proč se i nadále prodávají hydraulické průtokové ohřívače v tak velkém množství, je cena, která je u elektronických průtokových ohřívačů vlivem nákladnější techniky vyšší než u hydraulických zařízení. Dalším důvodem je pravděpodobně velmi malá informovanost koncových zákazníků o vlastnostech elektronických průtokových ohřívačů.
V dalším textu budou popsány rozdíly v konstrukci a funkci obou typů průtokových ohřívačů a porovnávány jejich technicko-ekonomické vlastnosti.
 

Hydraulické průtokové ohřívače – princip

Tato zařízení na přípravu teplé vody jsou určena pro dílčí nebo skupinové zásobování několika odběrných míst nacházejících se blízko sebe. Na rozdíl od elektrických akumulačních ohřívačů s neměnným tlakem není odběr z více odběrných míst při zachování plného komfortu fyzikálně možný z důvodu průtokového principu.
Tato zařízení se zpravidla skládají z topného plastového bloku se svislými vodními kanály, ve kterých jsou umístěny topné spirály z korozivzdorné ušlechtilé oceli. K elektrickému a hydraulickému řízení se používají průtokový a vodní spínač a regulátor průtoku vody.
Za provozu je voda přiváděna přípojkou studené vody a protéká vodním sítem do regulátoru průtoku vody, který částečně vyrovnává kolísání tlaku potrubní sítě. Ve vodním spínači vytváří protékající voda prostřednictvím Venturiho trubice diferenční tlak mezi komorami nad membránou a pod ní. Membrána v závislosti na množství protékající vody ovládá průtokový spínač. Při malém průtočném množství vody často nebývají zapojeny všechny topné spirály. Při větších odběrech roste rychlost toku vody, a tím i diferenční tlak ve vodním spínači, přičemž topné spirály pracují vždy s maximálním výkonem.
Protékající voda je v topném bloku ohřívána přímo na topných spirálách, čímž je dosaženo rychlého ohřevu vody. Akumulace tepla v topných rezistorech je pro nepatrnost jejich hmoty sotva možná. Je-li odběrný ventil teplé vody zavřený, začne ve vodním spínači klesat diferenční tlak a průtokový spínač přeruší proudový okruh.
 

Elektronické průtokové ohřívače – princip

Tato zařízení jsou rovněž využívána pro dílčí nebo skupinové zásobování několika odběrných míst nacházejících se blízko sebe, avšak zaručují současný odběr při plném tepelném komfortu. Elektronické průtokové ohřívače se též skládají z topného plastového bloku obsahujícího elektrické topné spirály z korozivzdorné ušlechtilé oceli, na kterých se ohřívá tekoucí voda. Je-li požadavek na odběr teplé vody, začne studená voda protékat vodním sítem k oběžnému kolu, které změří průtok a výsledek měření předá ke zpracování elektronice.
V topném bloku je voda ohřívána elektronicky řízenými topnými spirálami s přesností jednoho stupně Celsia. Pro dosažení přednastavené teploty vody zjišťuje elektronika ve spojení s aktuálními hodnotami snímačů vtokové a výtokové teploty, s hodnotami oběžného kola, jakož i s hodnotami nastavené teploty teplé vody potřebný výkon. U mnoha výrobků, které jsou v současné době na trhu, je snaha nejprve dosáhnout nastavené teploty elektronickým řízením výkonu. Množství vody, které lze odebrat, je však při určité teplotě teplé vody omezeno instalovaným příkonem. Nestačí-li velikost instalovaného výkonu krýt požadavek na nadměrný odběr teplé vody, zaúčinkuje např. u elektronického průtokového ohřívače VED E exclusiv regulační systém (obr. 2), který přes servomotor a regulační ventil průtoku zmenší množství vody.
Tento regulační systém umožňuje oproti jiným elektronicky řízeným zařízením vždy dosahovat přesně nastavené hodnoty požadované teploty i při nízkých vtokových teplotách vody v zimním období.
 

Porovnání ohřívačů z hlediska technicko-ekonomického

Již nyní jsou patrné dva rozdíly mezi hydraulicky a elektronicky řízeným průtokovým ohřívačem týkající se především spotřeby elektrické energie a vody.
U hydraulického průtokového ohřívače jsou topné spirály trvale zapnuty na maximální výkon a požadované teploty výstupní vody je dosahováno přibližně přimíšením studené vody. Tento způsob dosahování výstupní teploty však znamená dodatečnou spotřebu vody. Naproti tomu u elektronicky řízeného průtokového ohřívače je voda ohřívána přesným využitím plynule řízeného topného výkonu. Důsledkem tohoto technického rozdílu je nejen menší spotřeba elektřiny, ale také adekvátně menší spotřeba vody. Důvod pro menší spotřebu elektrické energie je zřejmý. Elektronicky řízené průtokové ohřívače nepotřebují dodatečnou vodu k dosažení požadované teploty – z toho vyplývá i menší spotřeba vody oproti hydraulickým zařízením.
Elektronicky řízené průtokové ohřívače dosahují nastavené požadované teploty přesně a rychle. Není tedy třeba čekat, až se voda, např. při sprchování nebo mytí vlasů, ohřeje na požadovanou teplotu. Současně elektronicky řízené průtokové ohřívače vyrábějí také skutečně požadované výtokové množství vody. Elektronicky řízený průtokový ohřívač v porovnání s hydraulickým průtokovým ohřívačem šetří asi 20 % nákladů na elektrickou energii a vodu.
 

Výpočet hospodárnosti

Na příkladu domácnosti se čtyřmi osobami bude dále objasněna úspora energie při použití elektronicky řízeného průtokového ohřívače v porovnání s hydraulicky řízeným průtokovým ohřívačem o výkonu 21 kW. Pro malé odběry, jako např. mytí rukou, je denně odebírána teplá voda po celkovou dobu 0,5 h. Z uskutečněných zkoušek vyplynulo, že na takováto malá množství odebírané vody stačí výkon 4 kW. Hydraulicky řízený průtokový ohřívač přitom zapne minimálně na poloviční jmenovitý výkon, tj. v tomto případě 10,5 kW (k tomu by bylo ještě třeba vzít v úvahu dodatečnou spotřebu přimíchané studené vody, což je však pro potřeby tohoto příkladu zanedbáno).
 
Příklad 1: Hydraulicky řízený ohřívač 21 kW
Při celkové denní době zapnutí 0,5 h je spotřeba elektrické energie u tohoto zařízení:
0,5 × 10,5 = 5,25 kW·h     (kW·h; h, kW)
 
Příklad 2: Elektronicky řízený ohřívač
Elektronicky řízený přístroj (VED E exclusiv) potřebuje pro toto malé množství odebírané teplé vody díky plynulé výkonové regulaci výkon jen 4 kW. Při celkové denní době zapnutí 0,5 h je spotřeba elektrické energie u tohoto zařízení:
0,5 × 4 = 2 kW·h     (kW·h; h, kW)
 
Z tohoto příkladu vyplývá úspora energie 3,25 kW·h/den ve prospěch elektronického průtokového ohřívače. Při přibližném přepočtu na celý rok a po vynásobení cenou za elektřinu, která v současné době v Německu činí asi 0,17 eura/kW·h, vyjde úspora energie 200 eur/rok.
Další porovnání dokládá úsporu 20 % při mytí rukou a s tím souvisejícího potřebného množství elektřiny a vody.
Výchozí podmínky:
  • mytí rukou: 1krát,
  • doba trvání mytí: 2 min,
  • teplota teplé vody: 40 °C,
  • teplota studené vody: 10 °C,
  • odebrané množství: 4 l·min–1.
 
Příklad 3: Hydraulický ohřívač
Hydraulicky řízený průtokový ohřívač s výkonem 21 kW potřebuje 0,350 kW·h energie a spotřebuje 10,03 l smíšené vody.
 
Příklad 4: Elektronický ohřívač
Elektronicky řízený průtokový ohřívač má energetickou potřebu 0,279 kW·h a spotřebuje 8 l vody. Energetická úspora elektronického ohřívače: 0,350 0,279 0,071 kW h
(0,071/0,350)·100 = 20 %
Úspora vody elektronického průtokového ohřívače: 10,03 – 8,00 = 2,03 l
(2,03/10,03)·100 = 20 %
Z ročního porovnání (viz tab.) jsou zřejmé ekonomické výhody elektronického průtokového ohřívače.
 
Účinné prodejní argumenty
Z tabulky ročního přehledu je patrná doba umoření cenového navýšení u elektronického průtokového ohřívače: 2,5 roku. K tomu je třeba ještě vzít v úvahu zisk komfortu – teplá voda ohřátá přesně na požadovanou teplotu je k dispozici vždy a rychle, elektronický systém umožňuje dálkové rádiové ovládání (obr. 3) aj.
Elektronické průtokové ohřívače (např. VED E exclusiv) lze vybavit duplexním dálkovým rádiovým ovládáním. Toto zařízení analyzuje, zda je možný zabezpečený přenos dat. To zaručuje, že budou všechna nastavení na dálkovém rádiovém ovládání zařízením převzata a vykonána. Na elektronickém průtokovém ohřívači lze ovládacími tlačítky nastavit ochranu před opařením. Displej na zařízení s modrým podsvícením je dobře čitelný. Rovněž bylo zjednodušeno napojení dálkového rádiového ovládání. Přes tlačítko dálkového rádiového ovládání je toto napojení přihlášeno k elektronickému průtokovému ohřívači. Mechanické zásahy do průtokového ohřívače jako u starších výrobků tedy již nejsou zapotřebí.
K elektronickému průtokovému ohřívači je možné přihlásit až čtyři dálková rádiová ovládání, což umožňuje použití jednoho ohřívače pro více prostorově oddělených odběrných míst v rámci jednoho bytu. Na každém odběrném místě tedy lze použít vlastní dálkové ovládání. Elektronickým průtokovým ohřívačem je možné díky univerzální montážní desce bez problému nahradit stará zařízení. Dobře čitelný displej a intuitivní ovládání, stejně jako zacházení s dálkovým rádiovým ovládáním spolu s maximálním komfortem teplé vody, to jsou vlastnosti, které ocení především senioři. S ohledem na demografickou situaci a její vývoj je i tato skutečnost neustále sílícím prodejním argumentem.
Uživatel navíc může využít pro přípravu teplé vody kombinaci elektronického průtokového ohřívače a solární energie. Elektronický průtokový ohřívač lze v tomto spojení využít jen k dohřívání teplotního rozdílu mezi navolenou požadovanou teplotou a předehřátou vodou v solárním zásobníku. V takovémto případě není třeba v letních měsících v době malého solárního ohřevu přitápět solární zásobník z kotle, což současně prodlužuje jeho životnost a snižuje akumulační a distribuční ztráty.
 

Závěr

Argumenty pro použití elektronických průtokových ohřívačů jsou na základě uvedených skutečností zřejmé a přesvědčivé. Díky energetické úspoře ve výši 20 % lze umořit zvýšenou cenu elektronických ohřívačů již za 2,5 roku. Kromě toho elektronické průtokové ohřívače poskytují podstatně větší komfort teplé vody než hydraulická zařízení. Tento komfort ještě umocňují možnosti dalších technických doplňků.
Obr. 1. Komfort teplé vody s elektronickým průtokovým ohřívačem VED E exclusiv
Obr. 2. Funkční schéma elektronického průtokového ohřívače (1 přípojka pro studenou vodu, 2 vodní síto, 3 uzavírací ventil studené vody , 4 výkonová a regulační elektronika, 5 volič teploty s displejem, 6 bezpečnostní spínač, 7 oběžné kolo, 8 zaváděcí část studené vody, 9 servomotor, 10 odváděcí část teplé vody, 11 bezpečnostní omezovač teploty, 12 topný blok s topnými spirálami, 13 čidlo výtokové teploty, 14 přípojka pro teplou vodu)
Obr. 3. Dálkové rádiové ovládání – vysoký komfort teplé vody v místě spotřeby
Tabulka ročního přehledu porovnání hydraulického a elektronického průtokového ohřívače pro
použití v rodinném domě se čtyřmi osobami (potřeba teplé vody o teplotě 45 °C na osobu
a den činní 30 l; denní potřeba teplé vody o teplotě 60 °C na mytí nádobí 5 l)