Lze nočním vypínáním cirkulačního čerpadla snížit náklady na provoz bytového domu?

Vypínání cirkulačního čerpadla teplé vody v bytových domech je problematické. Úspory elektrické energie získané nečinností cirkulačního čerpadla představují jen malou část provozních nákladů rozvodů teplé vody. Je-li potrubní systém rozvodů teplé vody a cirkulace správně navržen, včetně správně dimenzovaného cirkulačního čerpadla, náklady na provoz způsobené vypínáním čerpadla značně převyšují úspory. Autor článku vyčíslil náklady způsobené vypínáním cirkulačního čerpadla v bytovém domě se 62 bytovými jednotkami. Nekomfortní bydlení a zhoršení vztahů uživatelů bytů s provozovatelem zařízení pro přípravu teplé vody nelze vyčíslit.

Recenzent: Jiří Matějček

V rámci diskuzí na různých odborných serverech, ale také v dotazech čtenářů Topin se v poslední době ne zřídka setkávám s otázkou, zda a do jaké míry lze snížit náklady na provoz domu vypínáním cirkulačního čerpadla teplé vody (TV) v průběhu noci. Tento přístup má jistě své zastánce ale zároveň i odpůrce.

Argumenty druhé skupiny se mnohdy dotýkají až omezování osobní svobody takových uživatelů bytů, kteří z různých důvodů využijí TV také v průběhu noci či časných ranních hodinách. Tito lidé se pak jen obtížně smiřují se stavem, kdy k dosažení teploty vody běžně dostupné ve dne musí zbytečně odtáčet mnoho desítek litrů vlažné vody před tím, než jim začne téct voda teplá.

Předkládaný článek by mohl dát odpovědět na otázku, zda lze vypínáním cirkulačního čerpadla skutečně něco ušetřit, nebo naopak dochází k ekonomickým ztrátám.

Legislativa

Obecná pravidla pro dodávku TV stanoví energetický zákon [1] ve své prováděcí vyhlášce č. 194/2007 Sb. [2] ve znění vyhlášky č. 237/2014 Sb. [3] v § 4 odst. 1 a 2 – Pravidla pro dodávku teplé vody:

„Teplá voda je dodávána celoročně tak, aby měla na výtoku u spotřebitele teplotu 45 °C až 60 °C, s výjimkou krátkodobého poklesu v době odběrných špiček...“ Odstavec 2 pak doplňuje: „Dodávka podle odstavce 1 je uskutečňována denně nejméně v době od 6.00 do 22.00 hod.“ Pokud se dodávka teplé vody u individuálních zdrojů tepla na noc přerušuje, vypíná se současně s cirkulačním čerpadlem i regulační ventil na vstupu do výměníku tepla.

U individuální i centrální přípravy teplé vody se podle ČSN EN 806-4 [4] přerušování provozu cirkulačního čerpadla nedoporučuje!

Podle ČSN 06 0320 – Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování [5] v části ad 5/ Všeobecné technické požadavky se uvádí:

„Zařízení pro ohřívání vody má být navrženo a vybaveno tak, aby teplota TV v místě odběru (na výtoku u uživatele v objektech) dosahovala teplotu 50 °C až 55 °C, výjimečně 45 °C až 60 °C“.

ČSN EN 806-2 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 2: Navrhování [6], Kapitola 9.2 – Součásti:

„U vnitřních vodovodů teplé vody s cirkulačním potrubím smí být rozdíl teploty mezi výstupem z ohřívače a vstupem cirkulačního potrubí do ohřívače vody nejvýše 5 K.“

Úspora elektrické energie

Je až zarážející, že vynásobení údaje na štítku cirkulačního čerpadla počtem hodin za noc, kdy čerpadlo nepoběží, počtem dní v roce a cenou elektrické energie je maximum, kterého jsou někteří představitelé společenství vlastníků a bytových družstev schopni.

Zapomínají přitom na ztráty na teple, vodném a stočném. Výpočet těchto ztrát, které úsporu elektrické energie mnohonásobně převyšují, se odehrává v oblasti tepelné techniky. Ta je pro drtivou většinu vedení SVJ nedostupná.

Srovnatelných úspor elektrické energie se dá dosáhnout výměnou cirkulačního čerpadla za modernější typ. Moderní čerpadlo, s nižším příkonem a nižší spotřebou energie může běžet celou noc, a přitom může spotřebovat stejnou nebo i menší energii, než čerpadlo původní. Většina cirkulačních čerpadel dnes navíc bývá, z hlediska výkonu a elektrického příkonu, předimenzovaná.

K návrhu oběhového čerpadla je potřeba znát průtok a tlakový přínos. Zatímco u otopných soustav (OS) je průtok spočten z výkonu OS a dopravní výška z dimenzování OS, u cirkulačních čerpadel je tomu jinak. Průtok vychází z výpočtu ochlazování potrubí TV, který je náročný jak z hlediska času, tak i z hlediska odbornosti. Proto se ve většině případů neprovádí. Tlakové ztráty rozvodu TV + C je možné počítat jen na základě znalosti průtoku. Když není průtok znám, nemohou být známy ani tlakové ztráty v rozvodu TV + C. Návrh výkonu cirkulačního čerpadla je pak věštěním z křišťálové koule. Proto bývá ve většině případů cirkulační čerpadlo výrazně předimenzováno.

Takové čerpadlo nezajistí rovnoměrné rozložení průtoku na jednotlivé stoupačky. Jen zbytečně zvyšuje elektrický příkon.

Pokud je rozvod TV + C optimálně spočítán a vyvážen, potom je dostačujícím elektrickým příkonem čerpadla například 50 W a tlakový přínos 2 m v. sl. V praxi se setkáváme s příkonem i více jak desetkrát větším.

Ztráty za nevyužité teplo a vodu

Předpoklady výpočtu

Výpočet vychází z konkrétních údajů osmipodlažního panelového domu v Praze. Vstupní údaje jsou:

• 62 bytových jednotek,
• roční spotřeba tepla pro ohřev TV je 560 GJ,
• celková délka potrubí TV, včetně potrubí cirkulačního je 2336 bm,
• jedná se o potrubí PPR PN 20,
• tepelná izolace vodorovného rozvodu je 20 mm, stoupaček pak 9 mm,
• teplota TV na výtoku je 55 °C,
• doba vypínání čerpadla cirkulace byla 6 hodin, od 23 do 05 hodin,
• teplota TV při obnovení cirkulace 25 °C,
• objem vody ve vodorovném rozvodu a stoupačkách je 2340 l,
• cirkulační čerpadlo Grundfos UPS 25-60, 230 V, 50 W.

Cena energií

Všechny uvedené ceny jsou v cenové úrovni roku 2017 včetně 15 % DPH:

• elektrická energie – 3,79 Kč·kWh^–1 [7],
• vodné a stočné – 85,42 Kč·m^–3 [8],
• cena tepla PTAS a.s. sazba N23, N36 – 667,7 Kč·GJ^–1 [9].

1. Ohřev vody po obnově provozu čerpadla

Po vypnutí cirkulačního čerpadla dochází k ochlazování TV až na teplotu cca 25 °C. Nechladne jen voda v potrubí, chladne i potrubí jako takové a to už představuje náklady.

Každý uživatel bytu, který si v noci pustí rádoby TV, musí vypustit nejenom obsah vody ve stoupačce až do příslušného podlaží, ale také obsah vody ve vodorovném rozvodu od zdroje přípravy, až k dotyčné stoupačce.

V rozvodu je 2340 l vody a 2378 kg plastového potrubí. Ohřev vody z 25 °C na teplotu 55 °C představuje množství tepla podle tab. 1.

Tab. 1 • Ohřev vody a trubek z 25 °C na 55 °C

Každé ráno je potřeba dodat navíc teplo 11,6 kWh. Roční náklady na ohřev vychladlé cirkulace jsou uvedeny v tab. 2.

Tab. 2 • Roční náklady na obnovu provozu čerpadla

2. Teplo obsažené v bezúčelně odpuštěné vodě

Vypouští se voda o průměrné teplotě 40 °C (blíže k ránu třeba jen 25 °C). Teplý vodoměr bytu změří průtok, nikoliv jeho teplotu. Ekonomická škoda je dvojí. Za ztracené teplo a za vodné a stočné vody, která je vypuštěna bez užitku do kanalizace.

Nic na tom nemohou změnit ani argumenty některých z vedoucích SVJ, že postižený vlastník může vlažnou vodu ukládat doma do nádob a po vychladnutí ji použít dejme tomu k zalévání květin nebo pro splachování WC.

Dále je třeba uvést, že náklady za vodné a stočné i za teplo ztracené v odpuštěné vlažné vodě nejdou za celým společenstvím vlastníků jednotek nebo bytovým družstvem, ale pouze za uživateli bytů s vodoměry, kteří v noci TV vodu potřebují (neplatí pro situaci, kdy byty nejsou vybaveny vodoměry a rozúčtování se provádí dle m² nebo počtu osob [10]).

Čekání na teplou vodu v noci

V průměru je nutné u jednoho výtoku odpustit 30 l vody, než začne téct voda o přijatelné teplotě. Předpokládejme, že v průběhu noci spustí teplou vodu průměrně 10 uživatelů bytů. Pak je noční ztráta vody 300 l. Ta se musela ohřát z 10 °C na teplotu 55 °C, než začala po vypnutí čerpadla chladnout. To představuje ztrátu tepla podle tab. 3.

Tab. 3 • Roční náklady na teplo v odpuštěné vodě

3. Vodné a stočné ve zbytečně odpouštěné vodě

Celková roční škoda na teple, vodném a stočném při vypínání cirkulačního čerpadla je pak přibližně 33 304 Kč·a^–1.

Tab. 4 • Roční náklady na vodném a stočném

4. Úspora elektrické energie vypínáním cirkulačního čerpadla

Tab. 5 • Úspora elektrické energie

Vypínáním cirkulačního čerpadla o příkonu 50 W/230 V se za rok ušetří 553 Kč. Oproti tomu jdou ztráty na tepla a vodě ve výši 33 304 Kč.

Vzniklá škoda v tomto panelovém domě představuje 60násobek úspory elektrické energie při nočním vypínání cirkulačního čerpadla. Při jiných vstupních údajích může být tato ztráta větší či menší. V každém případě půjde o mnohanásobek, oproti ceně za uspořenou elektrickou energii.

Závěr

Vzpomínám na dobu před 30 lety, kdy na jednom technickém úterku vystoupil projektant se zlepšovacím návrhem. Vypínat v noci cirkulační čerpadlo. Odpověděl mu doc. Ing. Karel Brož CSc. z ČVUT FSI:

„S tou úsporou elektřiny máte pane kolego pravdu. Jenomže minimálně desetkrát víc ztratíte v ceně zbytečně navíc dodaného tepla po noční pauze do vody, potrubí a tepelné izolace, v ceně tepla v odpouštěné vodě a v ceně vodného a stočného za vodu neúčelně vypuštěnou do ­kanalizace. Takže Váš návrh není návrhem zlepšovacím, ale zhoršovacím.“

Dobrou zprávou je, že fyzikální principy tepelné techniky platí dnes stejně, jako před mnoha lety. Jen některá vedení našich společenství vlastníků a družstev si to nemíní připustit. A to byl důvod, proč se nad problémem znovu zamyslet, nyní i z hlediska současných cen energií.

Po přednášce se mi Karel Brož svěřil:

„Jen mne děsí představa, že by „zlepšovatel“ mohl být absolventem naší fakulty…“

Použitá literatura

1. Zákon č. 458/2000 Sb. o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon)
2. Vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům
3. Vyhláška č. 237/2014 Sb., kterou se mění vyhláška č. 194/2007 Sb.
4. ČSN EN 806-4 Vnitřní vodovody pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 4: Montáž; 2010-9
5. ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování; 2006-9
6. ČSN EN 806-2 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 2: Navrhování; 2005-10
7. http://www.energie123.cz/elektrina/ ceny-elektricke-energie/cena-1-kwh/
8. http://www.pvk.cz/vse-o-vode/cena -vodneho-a-stocneho/
9. https://www.ptas.cz/file/edee/ceniky/ cenik-pt-2017_b_dph.pdf
10. Vyhláška č. 269/2015 Sb. o rozúčtování nákladů na vytápění a společnou přípravu teplé vody pro dům; § 4 Rozúčtování nákladů na poskytování teplé vody v zúčtovací jednotce
11. Topenářství instalace, 2004, č. 5.

---

Is it possible to reduce the operation costs in a residential building by disabling the circulation pump during night?

Disabling the DHW circulation pump in residential buildings is problematic. The energy savings from the inaction of the circulating pump represent only a small part of the operation costs of the hot water distribution. If the hot water piping system and circulation system are properly designed including properly dimensioned circulation pump, the operation costs due to circulation pump shutdown is considerably higher than the savings.

Keywords: circulating pump, electric energy, savings, operation costs, thermal losses, economy of residential building, hot water preparation