Průtokové ohřívače teplé vody a Cold Water Sandwich Effect
Termín Cold Water Sandwich Effect se používá k popisu jevu, kdy při přípravě teplé vody průtokovým ohřívačem dochází k výtoku studené vody při častém přerušování výtoku. Nejedná se o čekání na výtok teplé vody po prvním otevření výtoku, ale o stav vyvolaný několikanásobným otevřením výtoku v krátkých časových úsecích za sebou.
Technicky si lze tento stav představit na veřejných toaletách, kde se tekoucí vodou umyje jedna osoba, uzavře výtok. Od umyvadla nebo sprchy odejde až po osušení. Následně se jde umýt další osoba. Po otevření výtoku za krátkou dobu vyteče teplá voda, která byla v potrubí, ale následně se voda ochladí až na teplotu pitné vody a teprve za dalších několik sekund se teplota zvedne. Vhodnou konstrukcí ohřívače a způsobem zapojení lze z velké části tento nepříznivý jev eliminovat.
Pro vysvětlení, proč efekt počátečního čerpání studené vody u plynových průtokových ohřívačů vody vzniká, je nutné se podívat na funkci ohřívačů a jaké provozní a bezpečnostní mechanizmy jsou použity při jejich konstrukci. Jejich provoz lze rozdělit do několika na sebe navazujících kroků:
- čidlo průtoku vody nejprve zaznamená průtok vody ohřívačem,
- následuje zapalování hořáku,
- postupný růst teploty protékající vody k nastavené hodnotě,
- průtok vody a její teplota jsou sledovány a podle nich je nastavován výkon ohřívače s preferencí zachovat stabilní výtokovou teplotu,
- při ukončení průtoku vody ohřívačem se vypne přívod plynu do hořáku.
Pokud chceme zachovat bezpečnou sekvenci zapálení, budou kroky 1 a 2 obvykle trvat až 10 sekund. Během této zapalovací sekvence proteče ohřívačem malé množství studené vody. Pokud se po ukončení odběru teplé vody a vypnutí hořáku obnoví její potřeba i ve velmi krátké době, celá posloupnost se opakuje a opětovně dochází k průtoku malého množství studené vody ohřívačem – vytváří se Cold Water Sandwich Effect.
Popsaný efekt počáteční dodávky nedostatečně teplé vody lze minimalizovat, jak dokazují například ohřívače Rinnai. Pokud je odběr teplé vody ukončen uzavřením výtokové baterie, zůstávají ještě 1 minutu v tzv. aktivizovaném stavu. Když je čerpání teplé vody v průběhu této jedné minuty znovu obnoveno, naběhne ohřívač znovu na plný výkon během 1 až 2 sekund. Tím se efekt opakovaných počátečních průtoků studené vody minimalizuje a nesnižuje komfort, jako tomu nastává u jednodušších průtokových ohřívačů.
Úplné odstranění sendvičového efektu studené vody u průtokových ohřívačů ale bez dalších opatření nelze dosáhnout. Standardy, zajišťující bezpečný provoz, vyžadují zpoždění při opětovném zapálení hořáku, jistou dobu trvá přenos tepelné energie a malé zpoždění vzniká i dobou nutnou k tomu, aby se teplá voda z ohřívače dostala k výtokové baterii.
Efekt počátečního odběru studené vody může být zcela potlačen vložením krátkého cirkulačního okruhu.
První a preferovaná metoda k odstranění efektu studené vody využívá malý elektrický bojler s objemem 10 až 20 litrů (viz obr. 1), který má dva účely:
- bojler se chová jako míchací nádrž k potlačení efektu studené vody při krátkém a opakovaném odběru teplé vody,
- je využit jako elektrický topný prvek k vyrovnání tepelné ztráty cirkulačního okruhu.
Pro krátký cirkulační okruh, který nezahrnuje ohřívač Rinnai, může být použito cirkulační čerpadlo s malým výkonem, protože odpadá tlaková ztráta průtokového ohřívače.
Toto řešení se nejlépe uplatní v modernizovaných instalacích s využitím stávajících čerpadel a potrubí. Pro cirkulační smyčku by neměla být volena větší světlost potrubí než 1/2". Použití malého elektrického ohřívače nemá velký vliv na ekonomiku provozu. Náklady na elektrický ohřev malého množství teplé vody jsou mnohem menší, než náklady na hrazení tepelných ztrát velkého cirkulačního okruhu.
Druhá metoda odstranění efektu opakovaného odběru studené vody pomocí cirkulačního okruhu využívá malý, 10 až 30litrový zásobník, zapojený na výstupu teplé vody z ohřívače (viz obr. 2). Zásobník se chová pouze jako míchací nádrž. Použití tohoto zapojení je podmíněno dostatečně dimenzovaným rozvodem teplé vody a cirkulačního okruhu s minimální světlostí potrubí 3/4". Aby se zachovala dobrá účinnost celého systému, musí být zásobník dobře tepelně izolován. Tepelné ztráty cirkulačním okruhem jsou mnohem větší, než tepelné ztráty povrchem zásobníku.
Účinnost výše navržených zapojení průtokových ohřívačů teplé vody Rinnai, a běžně používaných způsobů přípravy teplé vody, lze hodnotit následně. Nejúčinnějším systémem přípravy teplé vody, a také systémem s nejnižšími náklady, je zapojení plynového průtokového Rinnai bez cirkulace. Druhým nejúčinnějším zapojením je průtokový ohřívač Rinnai s malým elektrickým bojlerem v cirkulačním okruhu a třetím je Rinnai s malým zásobníkem v cirkulační větvi. Teprve za těmito způsoby s větším odstupem následuje akumulační ohřev teplé vody bez cirkulace a energeticky nejhorším je, běžně používané a mnohdy i z neznalosti preferované, zapojení akumulačního ohřevu teplé vody s cirkulačním potrubím. Průtokové ohřívače zajišťují ohřev jen skutečně potřebného množství vody a voda se ohřívá s maximální dosažitelnou účinností.