UTROŠAK ENERGENATA
Izračunati
prosječan utrošak energenata sizifov je posao; dostupnost informacija na
Internetu je, blago rečeno, vrlo „šarena“! Iz obilja podataka vezanih uz
marketinške (čitaj: prepravljene) podatke, kao i uratke kvazi – analitičara
(čitaj: srednjoškolskih eseja), korisne i nadasve upotrebljive podatke teško je
izlučiti. Iskustvo u ovom slučaju ne znači ništa; prosječan utrošak energenata
vezan je uz detaljno višegodišnje praćenje većeg broja istovjetnih objekata,
što su u stanju učiniti samo ozbiljnije institucije. Stoga sam kao „temelj“
odabrao ozbiljnu i profesionalnu studiju koju ću na najjednostavniji mogući
način približiti znanju prosječnog čitatelja.
Za
početak, analizu ćemo vršiti na objektu površine 60 m² - prosječnom dvosobnom stanu
u zgradi starijeg datuma izgradnje - najčešćem tipu stambenog objekta u našoj
zemlji. Napominjem, radi se o prosjeku, stoga neka vas ne začudi ako vaša
potrošnja odstupa od iznesenih podataka; u krajnjoj liniji, to je znak ili za
razmišljanje o energetskoj učinkovitosti ili pak za veselje radi spoznaje o
efikasnom zagrijavanju vašeg stambenog prostora.
Krenimo
redom. Zamislimo stan prosječne starije gradnje: koliki je utrošak energenata?
Odgovor – 7000 kWh godišnje! Površina je spomenutih 60 m², te godišnja potrošnja iznosi 116
kWh/m²!
Prema tome, prema energetskim svojstvima naš stan spada u D kategoriju (slika
1), što bi bilo na granici između „lošeg“ i „podnošljivog“. Nažalost, opisani
stan predstavlja prosjek naše stvarnosti: zgrade su većinom starije, građene u
vremenima kad se energetskoj učinkovitosti pridavala vrlo mala pažnja.
Da ne bi
zapali u područje energetike – proračuna snaga i potrošnje o čemu brinu
školovani energetičari, isključivo ćemo pokušati prikazati i objasniti razlike
u različitim načinima gradnje i drugačijim vrstama grijanja. Zaključke
pokušajte donijeti sami.
Na slici
2 prikazan je godišnji utrošak zemnog plina i toplinske energije, podijeljen na
kalendarske mjesece. Kao orijentir prikazane su i prosječne mjesečne vanjske
temperature. Što primjećujemo? Vidljivo je ono što nam i logika nalaže –
dinamika zagrijavanja, a samim tim i potrošnja energenata, ovisi o vanjskoj
temperaturi. Zašto je to tako? Zagrijavanjem održavamo konstantnu temperaturu u
našim prostorijama; neka ona iznosi 20 °C. Međutim, naš stan je građevina: ima
vanjske zidove, strop, pod, prozore, ulazna vrata… Svaka od navedenih površina
ima svoju „toplinsku prohodnost“ (provodljivost) koja se izražava u W/m²K.
Toplinska prohodnost prikazuje gubitak energije kroz zidove, vrata i sl. po
metru kvadratnom površine i razlici u temperaturi od 1 °C (°K). Pošto je ovo laiku
nepotrebna teorija da ubrzamo: izračunom toplinske prohodnosti, površine
vanjskih ploha i razlike u temperaturi dobivamo ukupni gubitak topline našeg
stana izražen u kW! Za naš stan gubitak topline iznosi 6,06 kW. Što to znači?
Izračunata
vrijednost prikazuje, laički rečeno, ukupnu „potrošnju“ (hlađenje) našeg
stambenog objekta pri najnižoj vanjskoj temperaturi! To je orijentir za minimalnu
instaliranu snagu našeg sustava zagrijavanja, koji ne obuhvaća ostale
čimbenike: provjetravanje, otvaranje ulaznih vrata itd. Međutim, pošto je građevina izgrađena od
cigle, betona, stakla i sl., različiti materijali imaju različitu toplinsku
provodljivost, ali i vrijeme potrebno da se prilagode vanjskoj temperaturi!
Pošto tijekom dana dolazi do velikih oscilacija u temperaturi (npr. po noći
može biti -22 °C a po sunčanom danu temperatura se može približiti nuli,
pa čak i porasti za koji stupanj iznad nule), da bi izračunali stvarni gubitak
topline posežemo za prosječnom vanjskom temperaturom! Uobičajeno se uzima u
obzir prosječna dnevna – noćna temperatura (8 – 16 sati), zatim prosječna
dnevna temperatura (24 sata), trodnevna, tjedna, mjesečna temperatura itd.
Evo nam nove situacije na
slici 4: prikazujemo dnevni utrošak energije, obzirom na prosječnu dnevnu
temperaturu zraka izvan objekta. Ovi podaci nisu rezultat proračuna, već
kvalitetno učinjene studije na bazi desetak zgrada starije gradnje sa stanovima
prosječne veličine i opremljenosti istovjetnih stanu koji opisujemo. Što
primjećujemo?
Kao
prvo, porast potrošnje linearno prati pad temperature; razlog je spomenuta ovisnost
gubitaka topline kroz zidove, prozore i sl. o vrijednosti temperature izvan
objekta. Nadalje, iz ovih podataka možemo izračunati maksimalnu snagu sustava
zagrijavanja prostora, što ovisi o minimalnoj prosječnoj temperaturi koju
očekujemo. Pošto smo rekli da gubitak topline za naš stan iznosi 6 kW, snaga
sustava za zagrijavanje nikako ne bi trebala biti manja od toga! Međutim,
koristimo li sustav zagrijavanja sa akumulacijom topline, instalirana snaga
može biti i manja: uzet ćemo primjer najnižeg prosjeka dnevne temperature od
-9,1 °C;
dnevni utrošak energije iznosi 58,17 kWh, što u prosjeku iznosi 2,42 kWh po
satu! Znači, imamo li mogućnost akumulacije topline (akumulacijski spremnik),
teoretski bi bio dovoljan grijač od 2,5 kW koji bi zagrijavao vodu u spremniku
24 sata dnevno, bez prestanka! Koliki bi trebao biti spomenuti spremnik? Zanemarimo
li gubitke, za minimalnu funkcionalnost sustava morali bi ugraditi
akumulacijski spremnik od 850 litara! I kao šećer na kraju, pri izuzetno niskim
temperaturama sustav ne bi funkcionirao kako smo zamislili, jer bi potrošnja
zagrijavanja bila znatno veća od mogućnosti akumulacije i zagrijavanja
spremnika, a spomenuti grijač od 2,5 kW višestruko je slabiji od gubitaka
topline kroz zidove, prozore i sl. da bi bio u stanju osigurati dovoljno
topline za zagrijavanje objekta.
Na koji
način odrediti minimalnu snagu sustava? Da bi dobili odgovor, moramo se još
malo zadržati na vrstama i utrošku
energenata.
Koji
energent odabrati? Pogledajte primjer zagrijavanja našeg stana zemnim plinom
(slika 5):
Prikazana
je tablica mjesečnog i godišnjeg utroška energenata (u kWh), u našem slučaju
zemnog plina. Vidimo mjesečnu potrošnju plina po mjesecima, kao i troškove
grijanja. Važna napomena: prikazani troškovi su isključivo troškovi zagrijavanja
prostora; u troškove nije uračunata potrošnja plina za kuhanje, kao ni
potrošnja plina za pripremu – zagrijavanje tople sanitarne vode!
Da bi
lakše pratili omjere utroška energenata, prikazali smo i prosječan mjesečni
iznos troškova zagrijavanja: 226,04 kune mjesečno. Za usporedbu, prikazana je i
tablica troškova grijanja stana priključenog na zajedničku kotlovnicu
(toplanu). I u ovom slučaju prikazani su troškovi zagrijavanja bez troškova
tople sanitarne vode! Za razliku od plina, plaćanje troškova grijanja iz
toplane plaća se u mjesečnim ratama prema stvarnom utrošku (zgrade) uvećanom za
famoznu „snagu“, što u slučaju našeg stana iznosi 166 kuna mjesečno.
Usporedimo: troškovi grijanja zemnim plinom (etažno grijanje, 2.172,45 kuna
godišnje) u konačnici su dvostruko niži od troškova zajedničkog grijanja
(5.412,00 kuna godišnje)! Naravno, i laiku je vidljivo da je etažno plinsko centralno
grijanje ekonomičnije i isplativije. No, da li je baš tako?
Prvi
dio naše analize troškova grijanja prikazali smo kao tablice mjesečnog utroška
toplinske i stvarne energije. Stvarni utrošak je, ponovimo, utrošak topline
uvećan za iskoristivost sustava. Upotrijebili smo najčešće korištene energente:
od fosilnih (plin, lož ulje, ugljen), preko električne energije (čija
kategorizacija ovisi o vrsti elektrane u kojoj je proizvedena) pa do
obnovljivih izvora: drva, peleta i toplinskih pumpi. Što primjećujemo? Naše
plinsko grijanje nalazi se negdje oko sredine isplativosti. Zanimljivo je da su
sustavi koji upotrebljavaju električnu energiju istodobno najučinkovitiji i
najlošiji sustavi zagrijavanja; električno zagrijavanje klasičnim električnim
grijalicama u jednotarifnom sustavu je najneisplativije! Po drugoj strani,
toplinske pumpe bile bi najekonomičniji odabir!
Radi
preglednosti pogledajmo sliku 7. Iz prethodnog prikaza izvukli smo najbitnije:
stvarni godišnji i mjesečni trošak zagrijavanja našeg stambenog objekta. O nama
zanimljivim sustavima biti će još riječi, stoga ću zaključak o ekonomičnosti
različitih sustava zagrijavanja prepustiti vama!
ENERGETSKA UČINKOVITOST
Energetska
učinkovitost, laički rečeno, predstavlja racionalno trošenje energenata.
Poboljšanjem energetske učinkovitosti objekta smanjujemo potrošnju energenata,
i obratno, nažalost. Energetska učinkovitost ponajprije ovisi o vrsti energenta
i sustavu zagrijavanja, ali i o samom stambenom objektu: smještaju i rasporedu
grijaćih tijela, vrsti i izolaciji zidova, podova, krovišta, kvaliteti
stolarije, ulaznih vrata, dinamici provjetravanja, dinamici ulazaka i izlazaka
iz objekta...
Stan
koji smo uzeli kao referencu, rekli smo već, starije je gradnje. O energetskoj
učinkovitosti ne možemo baš puno govoriti: potječe iz davnih vremena jeftinih
energenata i brze stanogradnje, kad je centralno grijanje predstavljalo pravi
hit među pučanstvom. Međutim, vrijeme prolazi, godine čine svoje; drvena
stolarija se rasušila, pohabala, ne brtvi, zidovi su najčešće betonski, u
rijetkim slučajevima obloženi heraklitom… O vanjskoj izolaciji nema ni govora.
I kao takav, naš stan je, blago rečeno, energetski neučinkovit. Za utjehu,
postoje stanovi i kuće u kojima godišnja potrošnja iznosi i preko 200 kWh/m²!
Da bi pričali
o energetskoj učinkovitosti, moramo spomenuti i energetske razrede: prema
godišnjoj potrošnji po m² objekti se dijele u energetske razrede prema slici 8.
Pasivne kuće bile bi energetski razred A+, niskoenergetski objekti spadali bi u
razred A, dok se većina objekata nalazi u razredima D, E i F.
Koji objekti
zadovoljavaju kriterije pojedinih energetskih razreda? Teško je dati precizan
opis zbog mnogobrojnih kriterija koji uslovljuju energetsku učinkovitost, stoga
ćemo objekte razvrstati po načinu izgradnje (pridodani energetski razredi
predstavljaju prosjek navedene izvedbe):
-
Objekti bez fasade i žbuke, klasična stolarija
(F,G);
-
Objekti sa standardnom fasadom, betonski
zidovi, klasična stolarija (E,F);
-
Objekti sa standardnom fasadom, zidovi od
opeke, klasična stolarija (D,E);
-
Objekti sa kvalitetnom standardnom fasadom,
kvalitetna stolarija (C);
-
Objekti s stiropor fasadom od 5 cm i
kvalitetnom stolarijom (C, B);
-
Niskoenergetski objekti sa stiropor fasadom
od ̴ 10 cm, kvalitetnom stolarijom (A);
-
Niskoenergetski objekti sa naglašenim izborom
termoizolacijskih materijala – pasivne kuće (A+).
Da bi
nastavili priču o energetskoj učinkovitosti, spomenimo i ovaj podatak:
toplinski gubici dijele se na gubitke preko zidova (fasade) i iznose otprilike
30-40%, zatim kroz zatvorene prozore i vrata oko 15 - 20 %, kroz krov (strop)
oko 20 - 25%, kroz pod 10 - 15%, dok se
ostali gubici ostvaruju ventilacijom, prozračivanjem, otvaranjem vrata itd. Iz
ovog naslućujemo da je jedan od najbitnijih energetskih čimbenika fasada; najviše
gubitaka ostvaruje se kroz vanjske zidove.
Najčešće
rješenje za to su – termo fasade od stiropora. Međutim, termo fasada (stiropor)
će znatno poboljšati energetsku učinkovitost objekta tek uz uslov da riješimo i
ostale vezane gubitke: kroz pod i kroz krov. Nadalje, povećanjem debljine
stiropora ne dobivamo linearno povećanje učinkovitosti; na slici 9 prikazana je
ušteda energenata u ovisnosti o debljini stiropora u termofasadi; primjećujemo
da su efekti vidljivi do 10 cm debljine, a dalje su sve neizraženiji. Uz
najbolju želju za poboljšanjem energetske učinkovitosti, opravdanost nemalih
investicija u debele slojeve izolacije postaje upitna. Da ne zalazimo u
područje teorije, opišimo najčešće izvedbe zidova i izolacije redom od
najkvalitetnije do najlošije:
• sandwich zid od plinobetona (porobetona) sa međuslojnom
izolacijom
• zid od plinobetona (porobetona) debljine 25 cm sa
unutarnjom termožbukom od 2 cm
• zid od plinobetona (porobetona) debljine 25 cm
• zid od šuplje opeke debljine 25 cm sa unutarnjom
termožbukom od 3 cm i vanjskom termoizolacijom od okipora ili mineralne
(kamene) vune debljine 10 cm
• zid od šuplje opeke debljine 25 cm sa unutarnjom žbukom od
2 cm i vanjskom termoizolacijom od okipora ili prihvatljivo mineralne (kamene)
vune debljine 5 cm
• zid od pune opeke debljine 25 cm sa unutarnjom žbukom od 2
cm i vanjske termo (perlit) žbuke debljine 5 cm
• zid od šuplje opeke debljine 25 cm sa unutarnjom žbukom od
2 cm i vanjske žbuke debljine 3 cm
• zid od pune opeke debljine 25 cm sa unutarnjom žbukom od 2
cm i vanjske žbuke debljine 3 cm
• zid od pune opeke debljine 25 cm bez unutarnje i vanjske
žbuke
• zid od betonskog bloketa debljine 25 cm sa unutarnjom
žbukom od 2 cm i vanjske žbuke debljine 3 cm
• zid od betonskog bloketa debljine 25 cm bez unutarnje i
vanjske žbuke
Naravno,
kvalitetnija izolacija znači veću investiciju, ali i ekonomičniji utrošak
energenata. I tu priči nije kraj; nastavlja se odabirom kvalitetne stolarije
(sa trostrukim ili dvostrukim izolacijskim staklom), zatim podova (izolirani
podovi na izoliranoj temeljnoj ploči), stropova (porobeton), krovišta… Pošto
pričamo o grijanju i ne želimo zaglibiti u teoriji građevinarstva, prepustimo
to stručnjacima i nastavimo sa energetskom učinkovitošću!
Ovako
to izgleda u praksi! Prikazani su troškovi zagrijavanja objekta obzirom na
energetski razred, odnosno na opremljenost objekta: izolacija zidova, podova,
stropa, stolarije, vrste ventilacije, čemu moramo dodati i možda najvažniji
faktor: naše navike! Najjednostavnija stavka (iako vrlo skupa) je investicija u
izolaciju. Međutim, ako nismo promijenili navike poput pregrijavanja
prostorija, visoke temperature u objektu (24 – 26 °C, pa i više), prekomjernog
otvaranja prozora ili ulaznih vrata, korist od velike investicije vrlo je
upitna! „Grijanje ulice“, boravak u dnevnom boravku u donjem rublju uz
istodobno hlađenje pregrijanih prostorija otvaranjem prozora očit su primjer
energetske neučinkovitosti i „promašene“ investicije. Stoga, da bi postigli
optimalnu energetsku učinkovitost, moramo ispoštovati sljedeća pravila:
-
Kvalitetna termo – fasada
-
Izolacija podova i stropova (krova), izvedba
ventiliranog (hladnog) krova
-
Rješavanje problema toplinskih mostova
-
Kvalitetna stolarija
-
Unutarnja termo – izolacija
-
Odabir povoljnog energenta i sustava grijanja
-
Ventilacija pomoću rekuperatora i zemnog
izmjenjivača topline
-
Obnovljivi izvori energije
-
Ekonomična dinamika grijanja
-
Promjena životnih navika
Osim
posljednje dvije, navedene stavke predstavljaju značajne investicijske
troškove! Iako smo na neka rješenja primorani zakonom, većina ljudi smatra
ulaganje u energetsku učinkovitost suvišnim! Uz to sustavi zagrijavanja obično
su daleko predimenzionirani, gubici nastali nemarom pri odabiru i aljkavošću
pri izvedbi građevinskih radova veći su od očekivanih, i kad tome pridodamo
sveprisutni jal („susjed ima dva radijatora u dnevnom boravku, ja ću imati
tri!“), eto nam scenarija za energetsku neučinkovitost, unatoč dobrim
namjerama!
Najkvalitetnija
rješenja učinkovitosti moguća su pri novogradnji: moj odabir svakako bi bio
kvalitetno izolirana temeljna ploča i hermetički zatvorena građevina od
porobetona sa ventiliranim krovom, opremljena toplinskom pumpom sa
akumulacijom, podnim i ventilacijskim grijanjem pomoću rekuperatora i registra
(izmjenjivača), dinamičkim zagrijavanjem podijeljenim na zone… Možda sam iznio
previše pustih želja, ali navedeno predstavlja budućnost stanogradnje, priznali
mi to sebi ili ne! Ali, to nije razlog da se i postojeći objekti pretvore u
kvalitetne niskoenergetske objekte! Doduše, adaptacijske investicije jesu
velike, ali konačnim proizvodom opravdat ćemo svaku pametno uloženu kunu kroz
optimalan utrošak energenata i mnogo kvalitetnije, zdravije i stabilnije uvjete
u našem životnom prostoru!
INVESTICIJSKI UTROŠAK ENERGENATA
Jednom
prilikom upitao me prijatelj što je isplativije: sa budžetom od 40.000 kuna
uzeti kredit i kupiti novi auto, ili za 40.000 kuna kupiti rabljeni. Uvjet za
obračun bio je prodaja novog automobila nakon 5 godina po cijeni od 40.000
kuna.
Pod
mjesečnim troškovima osobnog vozila uobičajeno smatramo tek troškove za gorivo.
Ostale troškove kao što su: servis, ulje, registracija, gume… nekako zanemarujemo
, kao da ih trpamo pod tepih kako bi troškovi našeg vozila bili naizgled manji,
a samim tim i opravdaniji i prihvatljiviji. Prema opisanom shvaćanju mjesečni
trošak našeg vozila bio bi 1.250 kuna, koliko bi potrošili za gorivo. Ali,
koliki su STVARNI troškovi?
Pogledajmo
sliku 11: prikazan je omjer stvarnih troškova za oba slučaja: novo vozilo
plaćeno 40.000 kuna gotovinom, a 50.000 kreditom na 5 godina, i rabljeno vozilo
plaćeno gotovinom od 40.000 kuna. U ukupne troškove cijeni vozila pribrojili
smo SVE troškove nastale u 5 godina, od troškova novog vozila odbili smo 40.000
kuna koliko bi vratili prodajom nakon 5 godina, i dobivene iznose smo
podijelili sa 60 (brojem mjeseci u 5 godina). Na taj način smo dobili STVARNI
UTROŠAK izražen u mjesecima, kog možemo nazvati i INVESTICIJSKI MJESEČNI TROŠAK
(jer smo sve navedene vrijednosti investirali u luksuz ili potrebu zvanu
prijevoz osobnim automobilom)! I on je – začuđujuće visok, zar ne?
Zašto
to spominjem? U narodu je uvriježeno razmišljanje o investicijama: „ako možemo,
lako ćemo“, ili „nekako ćemo već“. Na taj način se zasljepljujemo skrivajući
stvarne troškove od nas samih; u opisanom primjeru, ako već moramo kupiti
vozilo, daleko je isplativije kupiti rabljeno vozilo, jer ćemo na taj način u
pet godina korištenja uštedjeti 23.400 kuna, koje pak možemo investirati u
nešto potrebnije! Želite još jedan primjer? Poljoprivrednik sa 2 - 3 ha
zemljišta ulaže u mehanizaciju, kupuje sve priključke, osobno vozilo itd., a
dvije godine za redom usjev mu propadne zbog suše! Naravno, mehanizacijom je
puno lakše obrađivati zemljište, ali ne bi li bila mudrija odluka investiranje
u sustav navodnjavanja i uzimanje u zakup dijela mehanizacije (čitaj: plaćanje
usluge drugom izvođaču)? Na žalost, takva svijest kod nas daleko je od
stvarnosti; naučeni smo na stihijsko „planiranje“ po staroj prokušanoj metodi „lako
ćemo“…
Nakon
uvoda nevezanog uz temu idemo dati odgovor na pitanje: što je investicijski
utrošak energenata? Uvidom u sliku 12 brzo ćemo izlučiti odgovor: to je zbroj investicije
i troškova grijanja u vremenskom razdoblju od 5, 10, 20 ili 30 godina,
razdijeljen na broj mjeseci u dotičnom razdoblju! Kao i u slučaju osobnog
vozila, sve troškove vezane uz grijanje (energent, investicije u sustav
grijanja, kvalitetnu stolariju i izolaciju objekta) ravnomjerno smo podijelili
i prikazali poput mjesečnih iznosa koji nam kazuju koliki je STVARNI trošak
grijanja u našem stambenom objektu (INVESTICIJSKI UTROŠAK).
Promotrimo
tablicu; u retku 1 prikazano je zatečeno stanje u stanu – centralno grijanje iz
kotlovnice. Želimo li naš sustav centralnog grijanja preurediti u etažno
plinsko grijanje, potrebna je investicija od oko 22.000 kuna (kombinirana grijalica,
cjevovod, ventili, priključak, dimnjak…). U stupcu MJESEČNI TROŠAK vidimo da
nam je mjesečna rata grijanja pala sa astronomskih 451 kunu na 226 kuna (na što
treba pridodati i cca. 100 kuna troškova pripreme tople vode i kuhanja).
Nadalje, ako ugradimo kvalitetnu PVC stolariju, mjesečni trošak pada na 171
kunu, dok bi pri izvedbi termo izolacije našeg stana mjesečni trošak pao na
samo 95 kuna! Ali… Za etažno grijanje i PVC stolariju potrebna je investicija
od nekih 39.000 kuna, dok je za etažno grijanje, stolariju i kvalitetnu termo
izolaciju potrebno izdvojiti oko 64.000 kuna (plus kamate ako se radi o
potrošačkom kreditu)! Kada se investicija vraća?
Investicija
u etažno plinsko grijanje vraća se za nekih 7 – 8 godina, odnosno 10 – ak godina
ako se radi o kreditu (vidi grafikone na slici 12). Investicija pak u plinsko
grijanje, stolariju i izolaciju vraća se za više od 10 godina… Što to znači?
Naravno,
cilj nam je smanjiti mjesečne izdatke za energente i učiniti naš prostor
kvalitetnijim za život. Ugradnja stolarije i izolacije nije upitna, jer jedino
na taj način možemo stvoriti prave uvjete za poboljšanje energetske
učinkovitosti! Međutim, da li je plin dobar odabir?
Prije
donošenja konačne odluke, pogledajmo sliku 13:
Prikazan
je odnos troškova plinskog grijanja i toplinske pumpe! Ponovimo – toplinska pumpa
je uređaj kojim zagrijavamo prostorije uz utrošak energenta 4:1! To znači, za utrošena
4 kWh toplinske energije plaćamo 1kWh električne! Uz to, ugradnjom
akumulacijskog spremnika većinu električne energije potrebne za zagrijavanje
možemo možemo potrošiti za vrijeme niže tarife – noću!
Toplinske
pumpe iznimno su skupi uređaji; iako spadaju u obnovljive izvore energije, zbog
nedostatka državnih poticaja većina smatra da je njihova ugradnja neisplativa! Međutim,
slika 13 dokazuje nam suprotno; ugradnjom jeftinijeg modela pumpe „zrak – zrak“
sa 2 – 3 unutarnje jedinice u potpunosti smo zadovoljili našu potrebu za
zagrijavanjem prostora, a investicija će nam se brzo isplatiti! Međutim,
toplinske pumpe zrak – voda i zemlja – voda vrlo su skupe; prednost im je
zagrijavanje vode pa ih uz potrebe zagrijavanja možemo iskoristiti i za
pripremu tople sanitarne vode. Ruku na srce, toplinske pumpe zemlja – voda pogodnije
su za veće stambene objekte; za naš stan biti će dostatno ugraditi toplinsku
pumpu zrak – zrak. Nadam se da ste dobili zadovoljavajući odgovor.
KONSTANTNO I DINAMIČKO ZAGRIJAVANJE
Naredni
faktor o kome ovisi ekonomičnost i kvaliteta zagrijavanja je vrsta i raspored
grijaćih tijela. Za početak smo na slici 14 prikazali dinamiku zagrijavanja
prostora grijačem trostruke snage i sa tri neovisno upravljana grijača:
potrošnja je u oba slučaja ista, međutim dinamika zagrijavanja se znatno
razlikuje! Vidljivo je da je trostruki grijač s konstantnom snagom učinkovitiji
pri zagrijavanju kod viših vanjskih temperatura jer daleko brže zagrije prostor;
no upravo iz tog razloga velike su oscilacije u temperaturi zraka u prostoriji.
Zbog prevelike snage samog grijača pri manjim potrebama za zagrijavanjem dolazi
do pregrijavanja u blizini grijaćeg tijela! Razlog tome je dugo vrijeme
potrebno za odaziv upravljačkog elementa (termostata). Problem se može riješiti
ugradnjom vrlo kvalitetnog i osjetljivog termostata, što znatno poskupljuje
investiciju a problem pregrijavanja rješava tek djelomično. Po drugoj strani, kod
većih vanjskih temperatura prikazano dinamičko zagrijavanje će uključiti samo
jedan grijač (trostruko slabiji od konstantnog, naravno). Zbog trostruko manje
snage grijača zagrijavanje će teći sporije, a samim tim i tečnije i
ravnomjernije, dajući vremena toplini da se raširi prostorom, a i rad upravljačkih
elemenata biti će znatno kvalitetniji.
Grijač
sa konstantnom snagom će se u slučaju srednje niske temperature češće uključivati
i isključivati, ali će i vrijeme intervala hlađenja biti kraće. I dalje je
prisutan trend neujednačenog zagrijavanja – pregrijavanja u blizini grijača.
Kod dinamičkog zagrijavanja uključivat će se dva grijača, po potrebi! Uz uslov
da svaki grijač ima svoju upravljačku jedinicu dolazit će do preklapanja u radu
grijača, ravnomjernije raspodjele topline, ali će dvostruka snaga omogućiti dovoljno
topline za potrebe zagrijavanja. U posljednjem slučaju pri izuzetno niskoj
vanjskoj temperaturi konstantni grijač uključivat će se često zbog ubrzanog
hlađenja prostora među intervalima zagrijavanja. Dinamičko zagrijavanje
uključit će i treći grijač, pa će zagrijavanje i dalje ići puno uravnoteženije
od konstantnog zbog neovisnog upravljanja svakog grijača. Ako uz do sad navedeno
grijače pravilno rasporedimo po prostoru, izbjeći ćemo zone pregrijavanja a
toplina će se ravnomjernije raspoređivati u prostoriju.
Što to
znači u praksi? Promotrimo sliku 15. Lijevo je prikazan slučaj konstantnog
zagrijavanja sa jednim grijaćim tijelom (radijatorom) trostruke snage. Desno su
prikazana tri radijatora od kojih svaki ima 1/3 snage radijatora sa slike
lijevo. Na taj način postigli smo ujednačeno (ravnomjerno) zagrijavanje
prostora, što je i laiku zamjetno sa slike. Međutim, da bi slučaj na slici 15
desno zadovoljio uvjet dinamičkog zagrijavanja, svaki radijator morao bi biti
opremljen vlastitim upravljačkim elementom. U praksi se u tu svrhu najčešće
ugrađuju termostatski ventili.
Gdje
još možemo primijeniti dinamičko zagrijavanje? Jedan od primjera prikazan je na
slici 16: akumulacijski spremnik topline. On služi za zagrijavanje
cirkulacijske tekućine centralnog grijanja. Može se primijeniti u svim
sistemima centralnog grijanja, a naročito je pogodan za sisteme sa električnim
zagrijavanjem vode, kao i za sisteme sa toplinskom crpkom.
Zašto
tri spremnika (slika 16 b i 16c), a ne jedan (slika 16a)? Prvi je razlog –
ekonomičnost. Iako je jednovolumenski spremnik na slici 16a jednake zapremnine
kao sva tri kaskadna spremnika A, B i C, ekonomičnost se očituje pri izuzetno
malim potrebama za zagrijavanjem (jesen i proljeće). Zamislimo da su spremnici
zapremnine 300 litara. Potrebna nam je mala količina tople vode zagrijane na 40
°C.
Za zagrijavanje 300 litara vode u jednovolumenskom spremniku bilo bi nam
potrebno 7 kWh, dok bi za zagrijavanje 100 l vode u spremniku A bilo potrebno
samo 2,3 kWh! Utrošili smo 1 kWh zagrijane vode, i zagrijavanje ne trebamo
nekoliko narednih dana. Dolazi do hlađenja vode u spremnicima: u
jednovolumenskom spremniku „propalo“ nam je 6kWh, dok nam je u spremniku A
propalo tek 1,3 kWh uložene energije!
Nadalje,
optimalna temperatura zagrijavanja neka bude 60 °C; potrebna nam je voda za
kratka zagrijavanja prostora, npr. na početku ili na kraju sezone zagrijavanja.
Da bi zagrijali jednovolumenski spremnik na tu temperaturu utrošit ćemo 15 kWh
energije, dok nam za istu temperaturu u spremniku A treba samo 5 kWh utrošene energije!
Naravno, voda u jednovolumenskom spremniku će se već iskoristiti, ali kod
spremnika velike zapremnine, visoke temperature zagrijavanja i male potrošnje
postoje veće šanse za ostvarenje gubitaka nego kod nekoliko puta manjih
spremnika!
Slijedeća
prednost očituje se u brzini zagrijavanja. Došli smo s puta, stan nam je
hladan, i uključujemo grijanje; uz grijač od 4 kW u jednovolumenskom spremniku
voda će se na 40 °C zagrijati za 2 sata, dok će voda u spremniku A biti zagrijana
na istu temperaturu za samo 40 minuta! I kao posljednje, spremnici A, B i C
spojeni su kaskadno: pri punom kapacitetu ohlađena voda ulazi u spremnik A i
potiskuje vruću vodu u spremnik B, koja pak potiskuje vruću vodu u spremnik C.
Bez obzira da li u spremniku A dolazi do miješanja tople i hladne vode ili se
hladna voda koncentrira na dnu spremnika potiskujući toplu vodu uvis, u sistem
centralnog grijanja dolazi nam isključivo vruća voda iz spremnika C! Kad se
voda u spremniku A ohladi počinje pritjecati u spremnik B, potiskujući vruću
vodu u spremnik C; i dalje u sistem pritječe vruća voda. Tek kad sva topla voda
iz spremnika B prijeđe u spremnik C, i dalje u sistem odlazi vruća voda; tek
sad je na dno spremnika C počela dotjecati hladna voda iz spremnika B.
Poznato nam
je da se u spremnicima vode topla voda zadržava pri vrhu, dok se hladna
zadržava pri dnu. Dotjecanjem hladne vode na dno spremnika ona se uzdiže,
potiskujući toplu vodu iz spremnika u sistem grijanja. Međutim, uslijed
vrtloženja unutar spremnika dolazi do djelomičnog miješanja hladne i tople
vode, tako da se voda s vrha spremnika lagano hladi dok se ona na dnu lagano
zagrijava. Rezultat toga je pad temperature u spremniku, do čega pri kaskadnim
spremnicima dolazi puno kasnije.
Naravno, za
kaskadne spremnike potreban je upravljački sklop koji će na osnovu potrebe za
zagrijavanjem upravljati ventilima i sustavom zagrijavanja samih spremnika.
