Ohřívače vody pro jedno odběrné místo – 1. část

Článek se zaměřuje na ohřívače teplé vody pro jedno nebo maximálně tři odběrná místa. Konstrukčně se jedná převážně o průtokové ohřívače vody. Autor nicméně popisuje i zásobníkové ohřívače určené pro takto malé odběry teplé vody. Příspěvek poskytuje čtenáři rychlý přehled o technických možnostech takovýchto ohřívačů, tak i přehled o povinnostech při instalaci a obsluze.

Recenzent: Roman Vavřička

Úvod

Účelem ohřívačů vody (OV) určených pro jedno odběrné místo je dodávat vodu ohřátou na potřebnou teplotu pro jedno, v některých případech pro dvě odběrná místa. Do těchto ohřívačů se přivádí studená voda s kvalitou pitné vody. Odběrnými místy jsou typicky umyvadlo nebo kuchyňský dřez. Stejně tak je možné instalovat zařízení dodávající teplou vodu pro sprchování, které ale musí mít vyšší elektrický příkon (min. 4,5 kW) z důvodů vyššího nároku na množství ohřáté vody. Článek se zabývá pouze ohřívači vody určenými do vnitřního prostředí s teplotou vzduchu od +2 °C do 45 °C a relativní vlhkostí maximálně 80 %. Neobsahuje informace o ohřívačích teplé vody určených např. do karavanů apod., kde jsou vyžadovány odlišné instalační podmínky.

I. Požadavky na ohřívače teplé vody

Mezi základní požadavky, kromě bezporuchového a hospodárného provozu, patří dodávka potřebného množství vody o požadované teplotě a kvalitě. Množství vody se obvykle uvádí na technických listech v litrech za minutu a závisí na tom, k čemu je voda určena. Požadovaná teplota je nejčastěji do 50 °C z důvodů snížení koroze, omezení vzniku a usazování vodního kamene, a také eliminace nebezpečí opaření. Pokud ohřívač nestačí svým výkonem pro více odběrných míst, ke kterým je třeba teplou vodu přivádět, musí se takových ohřívačů použít několik nebo zvolit ohřívač o potřebné velikosti a výkonu.

Bezporuchový a hospodárný provoz lze splnit dodržením všech pokynů uvedených v příslušných normách a návodech k montáži. K těmto pokynům patří např. nepřekročení nejvyššího tlaku vody, instalace a zapojení ohřívače tak, aby montáž a údržba, byla pokud možno co nejjednodušší, zpřístupnění všech částí ohřívače pro případný servis atd.

II. Rozdělení OV

Dnešní trh nabízí široké spektrum různých typů ohřívačů, které se liší dle způsobu ohřevu vody, tlaku vody v zařízení, připojení k elektrické síti nebo umístění vzhledem k zařizovacímu předmětu.

1. Způsob ohřevu vody: průtokové a zásobníkové

V průtokových ohřívačích dochází k okamžitému ohřevu vody při průtoku přes teplosměnnou plochu (např. topnou spirálu, výměník tepla, apod.). Voda se ihned po ohřevu spotřebovává. Z tohoto důvodu mají průtokové ohřívače obvykle vyšší výkon než zásobníkové, protože voda se ohřívá z teploty cca 10 až 20 °C (v závislosti na délce a kvalitě tepelné izolace rozvodu studené vody) až na cca 50 °C. Tento proces musí ohřívač zvládnout během několika desítek sekund, tj. průtokově. Tato zařízení jsou proto vhodná pro nárazové využití např. v rekreačních objektech, nebo u vzdálenějších odběrných míst, kde nelze zajistit splnění požadované teploty na výtoku z baterie bez návrhu cirkulačního potrubí apod.

Průtokové ohřívače se automaticky zapínají při otevření ventilu teplé vody na výtokové armatuře.

Zásobníkové nebo také akumulační ohřívače ohřívají větší množství vody delší dobu. Ohřívače pro jedno odběrné místo se vyrábí o objemu od 5 litrů do 30 litrů. Doba ohřevu vody je různá. Závisí na množství ohřívané vody, tepelném příkonu ohřívače a požadované teplotě vody. Zásobníkové ohřívače vody se využívají zejména v rodinných a bytových domech, v objektech občanské vybavenosti nebo v průmyslových objektech. Tyto ohřívače mají z důvodu akumulace mnohem větší rozměry než průtokové.

2. Tlak vody v ohřívači: beztlaké a tlakové

Beztlaké (nebo také odvzdušněné, otevřené) jsou ohřívače zásobníkového typu. Do zařízení se přivádí studená voda z beztlaké (otevřené) zásobní nádrže. Ohřívač je trvale odvzdušněn otevřeným odvzdušňovacím potrubím, které funguje jako prostor pro expanzní vodu a bezpečné vypouštění teplé vody nebo páry v případě poruchy. Pokud by došlo k zneprůchodnění odvzdušňovacího a nízkotlakého přívodního potrubí studené vody (např. nečistotami nebo námrazou), a nebyl by odstaven přívod tepla např. v důsledku selhání termostatu, mohlo by dojít k poškození nebo i roztržení zásobníkového ohřívače.

Tlak vody v ohřívači je dán výškovým rozdílem mezi ohřívačem a zásobní nádrží. Výrobci beztlakých ohřívačů uvádějí minimální tlak vody v ohřívači, při kterém spolehlivě pracuje. U některých výrobků je to 0,04 MPa, ale u jiných až 0,1 MPa (10 metrů vodního sloupce). Beztlaké ohřívače se připojují k potrubí zcela odlišně, než ohřívače tlakové viz obr. 3.

Výhodou beztlakých ohřívačů je, že nemusí být opatřeny pojistným ventilem. Výtok teplé vody je u nich trvale otevřen a přebytečná voda při ohřevu odkapává výtokovou armaturou do zařizovacího předmětu. Beztlaké ohřívače jsou typicky určeny jen pro jedno odběrné místo s instalovanou beztlakovou vodovodní baterií.

Naproti tomu tlakové ohřívače vody jsou vždy uzavřené konstrukce, napojené přímo z vodovodu a v případě potřeby také přes redukční ventil a expanzní nádobu. U toho typu zařízení nelze použít odvzdušňovací potrubí. Z důvodu přehřátí při vyšších tlacích hrozí nebezpečí výbuchu a musí tudíž disponovat některým z možných způsobů zabezpečení jejich provozu.

Před zavedením evropských norem se zabezpečení ohřívačů vody provádělo omezovačem teploty na přívodu energie pro ohřev a pojistným ventilem umístěným na přívodu studené vody nebo na vrcholu ohřívače, popř. na výstupu teplé vody z ohřívače. Tyto možnosti se měnily se změnou normy ČSN 06 0830 [1].

Tlak vody v ohřívači závisí přímo na tlaku vody v přívodním potrubí. Rozsah tlaku je od 0,3 MPa do 0,6 MPa. V obytných budovách by tlak vody neměl být vyšší než 0,6 MPa. Pokud je vyšší, sníží se redukčním ventilem na požadovanou hodnotu. Tlakové ohřívače vody mohou být použity i několik odběrných míst. Někteří výrobci prodávají tlakové ohřívače pod označením CLOSE (uzavřené).

3. Připojení k elektrické síti: se zástrčkou – pevné připojení

Ohřívače mohou být k elektrické síti připojeny zástrčkou (vidlicí) nebo pevným kabelem. Zástrčku lze ze zásuvky kdykoliv vytáhnout a zařízení tak může být v případě potřeby přemístěno na jiné místo. Tyto „volně přemístitelné“ ohřívače mají nižší příkon, obvykle do 3,5 kW. Ohřívače vody s pevným připojením kabelem do elektrické sítě nelze jednoduše odpojit a jejich příkon je oproti předchozímu typu vyšší.

Pro označení zástrčky a pevného připojení se používají tyto piktogramy:

Připojení malých ohřívačů může být jednofázové » 230 V nebo dvoufázové » 2x 230 V. Jednofázové ohřívače mají připojení zástrčkou nebo pevným kabelem (dle velikosti příkonu), vícefázové ohřívače mají vyšší příkon a připojují se vždy pevným kabelem.

4. Umístění: nad ZP nebo pod ZP

Volba umístění ohřívačů vody je obvykle dána prostorovými možnostmi místnosti. Výška horní hrany dřezu nebo umyvadla od čisté podlahy má být obvykle 80 cm. K tomu je třeba počítat s velikostí ohřívače – některé typy svými rozměry limitují možnost umístění.

Po upevnění ohřívačů ke stavební konstrukci je třeba správně připojit také vodovodní baterie. Pro ohřívače umístěné nad ZP se používají baterie odlišným připojením než pro ohřívače umístěné pod odběrným místem. V obou případech je možné použít jak kohoutkovou, tak i pákovou baterii.

III. Energetický štítek

Všichni výrobci a prodejci OV musí, na základě nařízení Evropské unie 812/2013 [2], veškerá zařízení povinně opatřit energetickým štítkem se základními údaji o výrobku. Tento údaj je stěžejní pro vyhodnocení hospodárnosti provozu.

Energetický štítek ohřívače vody obsahuje piktogram s deklarovaným zátěžovým profilem.

Na obr. 5 je to např.

 XXS. Vysvětlivky k zátěžovým profilům pro malé ohřívače vody znázorňuje tab. 1.

Pro velké ohřívače vody se používají jiné piktogramy s vysvětlivkami.

Součástí energetického štítku jsou dále technické údaje o výrobku, které doplňují směrnici EP a Rady 201/30/EU. Technické údaje rozšiřují informace energetického štítku např. o účinnost ohřevu vody, akustický výkon ohřívače, elektrický stupeň krytí, rozměry, hmotnost atd.

IV. Příkon ohřívače

Ohřívač vody má mít takový příkon, aby byly splněny požadavky na množství vody v litrech za minutu o určité teplotě. Potřebné množství vody pro umyvadlo a dřez se přitom liší – pro dřez je třeba větší množství vody.

Z grafu 1 je možné při konstantním příkonu ohřívače snadno zjistit nárůst teploty a množství ohřáté vody v litrech za minutu. Pokud je příkon 2 kW, pak se při teplotním nárůstu o 27 K ohřívá 0,77 l·min^–1. Jestliže je třeba vodu ohřát pouze o 17 K, pak se ohřeje cca 1,65 l·min^–1. Příkon 2 kW je pro průtokový ohřívač velmi malý, ale pro zásobníkové ohřívače však může být plně dostačující.

Většina ohřívačů vody má možnost regulace teploty vody (plynulou nebo skokovou). Některé ohřívače mají pevně nastavenou teplotní předvolbu, např. 45 °C, ale také až 80 °C. Výrobci dodávají na trh příkonové varianty ohřívačů od 6 kW, které podle množství odebírané vody spínají poloviční nebo maximální příkon, čímž dochází k optimalizaci spotřeby elektrické energie. Průtokové ohřívače se vyrábějí s nejvyšším příkonem do cca 27 kW. Tyto ohřívače mají příkon rozdělený obvykle do 3 výkonových stupňů a je nutné si uvědomit, že mají velmi často nastavenou minimální hodnotu spínání průtoku ohřívané vody (cca okolo 2 až 2,5 l·min^–1), a proto nejsou vhodné pro menší odběry vody (mytí rukou apod.)

Graf 2 ukazuje vztah příkonu k průtoku vody při ohřevu o 25 K. Ohřívač o příkonu 3,5 kW dokáže ohřát pouhé 2 l·min^–1, oproti tomu zařízení o příkonu 5,7 kW již cca 3,25 l·min^–1.

V. Bezpečnost provozu

Bezpečný provoz je dán dodržením platných norem a dalších předpisů či návodů pro elektrické ohřívače vody.

A. Bezpečnost z hlediska vodoinstalací

1. Průtokové ohřívače vody

Elektrické průtokové ohřívače vody se řídí normou ČSN EN 60335-2-35 ed. 3 [3].

Pro zabezpečovací zařízení uvádí norma tyto požadavky:

• pokud je požadován pojistný ventil pro uzavřené tlakové ohřívače vody, musí návod uvádět, že tento ventil musí být zapojen během instalace, pokud není vestavěn ve spotřebiči;
• uzavřené tlakové ohřívače vody s objemem přesahujícím 3 l musí být dodávány s pojistným ventilem, který zabrání nadměrnému zvýšení tlaku;
• uzavřené tlakové ohřívače vody musí obsahovat tepelnou pojistku, která je v činnosti nezávisle na termostatu nebo průtokovém spínači. Opětovné nastavení tepelné pojistky musí být možné pouze po odstranění nesnadno odnímatelného krytu;
• pokud objem nepřesahuje 1 l a spotřebič obsahuje průtokový spínač, může se použít na místo tepelné pojistky případné ochranné zařízení takové, jako je tlakový spínač;
• tepelná pojistka nebo jiné ochranné zařízení vestavěné v uzavřených ohřívačích vody o objemu nepřesahujícím 1 l musí zajistit jejich charakteristickou činnost.

Ohřívače o vysokém příkonu, které jsou napojeny na 3 fáze elektrické sítě, se vybavují následujícími bezpečnostními prvky:

• nesamočinným teplotním omezovačem. V případě nadměrného nárůstu teploty výstupní vody (nad 80 °C) dojde k přerušení trubičkové pojistky (250 V, F100 mA), a tím k odpojení řídicího elektronického obvodu, který odstaví ohřívač z provozu. Opětovné uvedení do provozu lze provést výměnou pojistky a zjištěním příčiny, a to v odborném servisu. Činnost tepelné ochrany může znamenat poruchu jeho řídících obvodů nebo nadměrné zvýšení teploty vstupní vody;
• bezpečnostním tlakovým odpojovačem, který výrobek odpojí při nárůstu tlaku nad 15 bar. V případě zapůsobeni této ochrany je nutno ohřívač zaslat přímo výrobci;
• průtokovým spínačem, který zapojí topné spirály, jen pokud protéká voda.

2. Zásobníkové ohřívače vody

Elektrické zásobníkové ohřívače vody řeší norma ČSN EN 60335-2-21 ed. 2 (361045) [4].

Pro zabezpečovací zařízení uvádí norma tyto požadavky:

• uzavřené tlakové ohřívače vody musí mít vyznačeno upozornění, že při instalaci musí být zapojeno pojistné přetlakové zařízení, není-li vestavěno ve spotřebiči;
• pojistná přetlaková zařízení uzavřených tlakových ohřívačů vody musí zamezovat zvýšení tlaku v nádobě o více než 0,1 MPa nad jmenovitý tlak;
• uzavřené tlakové ohřívače vody musí obsahovat tepelnou pojistku zajišťující odpojení všech pólů, která je v činnosti nezávisle na termostatu. U spotřebičů určených pro připojení k pevnému vedení však nemusí odpojovat střední vodič;
• tepelné pojistky musí být nesamočinně nastavitelné. Musí mít spínací mechanizmus s volnoběžkou, nebo musí být umístěny tak, že mohou být znovu nastaveny pouze po odstranění nesnadno odnímatelného krytu;
• pracovní teplota tepelné pojistky uzavřeného tlakového ohřívače vody musí zajišťovat, že teplota vody nemůže přesáhnout 99 °C nebo že tepelná pojistka vstoupí do činnosti před tím, než její teplota přesáhne 110 °C.

Některé ohřívače jsou z výroby opatřeny termostatem s polohou označenou pro ochranu před mrazem. Ochladí-li se voda v zásobníku pod 10 °C, zapne se na krátkou chvíli ohřev.

B. Bezpečnost z hlediska elektroinstalací

Ohřívače vody mohou být podle velikosti elektrického příkonu zapojeny na střídavé elektrické napětí jednofázové 230 V, dvoufázové 2x 230 V nebo třífázové 3x 230 V. Zapojení se provádí dle schématu dodaného výrobcem.

Před uvedením ohřívače do provozu je třeba předejít poškození otopného prvku. Ohřívač se musí dokonale odvzdušnit. Postup je následující:

1. Vypnou se pojistky, čímž dojde k odpojení přívodu elektrického proudu.
2. Několikrát se otevře a zavře ventil teplé vody (doporučuje se průtok vody cca 2 min); ohřívač tak bude zbaven vzduchu.
3. Po odvzdušnění se může znovu zapnout přívod proudu do průtokového ohřívače.

Po každém vypuštění ohřívače (např. po práci na vodovodním rozvodu nebo po opravách) je třeba jej před opětovným uvedením do provozu znovu odvzdušnit.

Použitá literatura

1. ČSN 06 0830 Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení. 2014-8 (změna Z1. 2014-11)
2. Nařízení Komise v přenesené pravomoci (EU) č. 812/2013, kterým se doplňuje směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/30/EU, pokud jde o uvádění spotřeby energie na energetických štítcích ohřívačů vody, zásobníků teplé vody a souprav sestávajících z ohřívače vody a solárního zařízení. In Úřední věstník Evropské unie, L 239/84 – L 239/135. 2013-9
3. ČSN EN 60335-2-35 ed. 3. Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 2-35: Zvláštní požadavky na průtokové ohřívače vody. 2016-7
4. ČSN EN 60335-2-21 ed. 2 Elektrické spotřebiče pro domácnost a podobné účely – Bezpečnost – Část 2–21: Zvláštní požadavky na akumulační ohřívače vody. 2004-1 (změna A1. 2005-7, A2. 2009-7, Opr. 1. 2007-10, Opr. 2. 2008-4, Opr. 3. 2011-10)

---

Single Point Water Heaters

The article focuses on hot water heaters for single or maximum three draw-off points. As far as construction is concerned, these are mostly instantaneous water heaters. However, the author also describes the storage heaters designed for such a small hot water consumption. The paper gives reader a quick overview of the technical possibilities of such heaters, as well as an overview of the duties during installation and operation.

Keywords: water heater, hot water preparation, instantaneous heater, storage heater, installation, regulations

Dokončení příště