Akumulace    

Akumulační zásobník zvyšuje účinnost topení

Ne všechny topné systémy umí svůj výkon optimálně přizpůsobit potřebě domu. V přechodném období dodávají příliš mnoho energie, a proto se často zapínají a vypínají, a to i v době velmi účinných zdrojů s vynikající modulací výkonu. Takzvaný cyklický provoz snižuje účinnost a vede k vyšším nákladům na vytápění a většímu opotřebení. Akumulační zásobníky tyto nevýhody vyrovnávají. A to proto, že předzásobí přebytečnou energii a v případě potřeby ji opět poskytnou topné soustavě. Ale co je akumulační zásobník, jak funguje a jaké jsou typy?

Akumulační zásobníky: Jednoduché vysvětlení montáže a funkce

Akumulační zásobník je velká nádrž s izolací. Obsahuje topnou vodu a je spojen s minimálně jedním topným okruhem. Na rozdíl od zásobníku teplé vody naplněného pitnou vodou zde protéká voda na vytápění zpravidla přímo zásobníkem. S výjimkou solárního akumulačního zásobníku není k nabíjení a vybíjení nutný přídavný výměník tepla.

Úkol a funkce zásobníků tepla

Akumulační nádrže topení mají za úkol akumulovat tepelnou energii topných zařízení, pokud není zrovna potřeba v domě. Předzásobí teplo a odevzdávají ho následně v jiném čase. Pokud se jedná v případě akumulačního zásobníku o funkci, rozlišují experti proces nabíjení a proces vybíjení. Při nabíjení teče teplá voda na vytápění z kotle do nádrže, čímž zvyšuje její teplotu. Ve stejnou dobu proudí studená voda přes spodní přípojku zpět k topnému zařízení.

Vznikne-li v domě potřeba tepla, odebírá oběhové čerpadlo topení teplou vodu ze zásobníku tepla. Ta potom proudí k otopným plochám, do nichž odevzdává část přivedené energie. Poté proudí již chladnější voda přes zpátečku zpět k akumulačnímu zásobníku.

A stejně jako s hydraulickou výhybkou (anuloid, HVDT) je i přes akumulační zásobník hydraulika v zařízení optimální. A to proto, že s velkými nádržemi pracuje každý topný okruh nezávisle na ostatních s potřebnou změnou teploty nebo průtoku vody na vytápění.

Různé materiály k výrobě nádrží  

Pokud jde o výrobu nádrží, přichází v úvahu různé materiály. Existují akumulační zásobníky z ušlechtilé oceli pro velmi vysoké požadavky – například chlazení u tepelných čerpadel. Standardem jsou nádrže z ocelového plechu, zvenčí lakované k ochraně před korozí a izolované pro zamezení tepelných ztrát v místě instalace.

Akumulační nádoby v horizontálním a vertikálním provedení

Pro vysokou účinnost zásobníkových nádrží je důležité, aby se mohla voda v závislosti na své teplotě uložit v různých výškách. Tak zůstane topná voda v horní části zásobníku teplá, zatímco oblast ve spodní části je již chladná. Vytápěcí zařízení mohou plně využít akumulační kapacitu nádrží a nemusí se spouštět tak často, takže pracují účinněji a úsporněji.

Aby se umožnilo vrstvení teploty, jsou nádrže zpravidla vysoké a úzké. Existují však i akumulační zásobníky v ležatém provedení. Ty nejsou z technického hlediska tak výhodné, ale lze je lépe integrovat v některých typech budov především s ohledem na omezený prostor pro instalaci.

Přehled různých druhů akumulačních zásobníků 

Zájemce o akumulační zásobník si může vybírat z různých druhů. Tabulka poskytuje přehled a ukazuje, co od sebe různé typy akumulačních zásobníků odlišuje.

Druh zásobníku 

Zásobník s vrstveným nabíjením    

Zásobník s vrstveným nabíjením je zvláštní typ akumulačního zásobníku. Je konstruován tak, aby se vytvořilo velmi stabilní vrstvení tepla topné vody. Zatímco u konvenčních zásobníků tepla nabízí smíchání topné vody rychle nižší průměrnou teplotu, poskytuje zásobník s vrstveným nabíjením i v téměř vybitém stavu ještě teplou vodu. Protože se při vybíjení vychlazuje pomalu a zespodu, zatímco voda v horní části zůstává dlouho teplá. Je ideální pro kotle na pevná paliva.

Akumulační zásobník pro solár

Solární akumulační zásobník je většinou vybaven výměníkem tepla. Ten vede solární kapalinu nádrží a umožňuje přenos tepla do topné vody. Obě kapaliny se přitom nesmíchají.

Multivalentní zásobník

Stejně jako solární akumulační zásobník je i multivalentní zásobník vybaven přípojkami pro několik topných zařízení. S výjimkou solárních termických systémů se dají zpravidla zapojit bez zvláštního zařízení na přenos tepla.

Kombinovaný zásobník  

Kombinovaný zásobník má část určenou pro ohřev pitné vody. Je možné použít zvláštní zásobník nebo průtočný výměník (např. nerezová spirála) na pitnou vodu v zásobníku. Ten ohřívá okolní topná voda a chrání obě kapaliny před smícháním. 

Vyrovnávací zásobník

Malý akumulační zásobník např. pro tepelná čerpadla s invertorem pro zajištění minimálního objemu neuzavíratelného, dostatečného množství energie pro efektivní odtávání a současně zvětšení objemu pro prodloužení chodu kompresoru. Je vždy zapojený do série (neřeší hydraulické vyrovnání).

Akumulační nádrž topení pro různé topné systémy 

Ne každá topná soustava vyžaduje akumulační zásobník, protože některé mohou bez ztrát účinnosti optimálně přizpůsobit svůj výkon podmínkám v domě.

Plynové nebo olejové kotle nepotřebují zásobník tepla

Moderní plynový kotel je vybaven modulovaným hořákem. Ten poskytuje dostatečný výkon, stoupá-li v domě potřeba tepla. Je-li požadavek nižší, sníží plynové hořáky automaticky svůj výkon. Pracují pohyblivě a necyklují – jak nazývají experti časté zapínání a vypínání kotlů.

Kotle na dřevo pracují s akumulačním zásobníkem účinněji

Je-li kotel na dřevo už jednou v provozu, je ideální, aby vložené dřevo kompletně a efektivně vyhořelo. Pokud ale nemůže dům odevzdané teplo přijmout, zvyšuje se velmi rychle teplota topné vody a jako ochrana proti přetopení se aktivuje termostatický ventil. Ten nechá proudit studenou vodovodní vodu přes výměník tepla v kotli (tzv. chladicí smyčka), aby se odvedla přebytečná energie a dalo se zabránit následným škodám. Nevýhodou je však vysoká ztráta tepelné energie, která se v domě už nevyužije. Jiné je to s akumulačním zásobníkem, kdy nádrž přijme přebytečné teplo a zadrží ho pro pozdější použití.

Na rozdíl od kotlů na kusové dřevo mohou peletkové kotle lépe regulovat svůj výkon. Pracují v nižších oblastech výkonu, ale méně účinně a vylučují více škodlivin. Akumulační zásobníky pomáhají i zde vyrovnávat nevýhody. V zásadě je však možné provozovat peletkový kotel i bez zásobníku.

Kogenerační jednotky pracují se zásobníkem tepla hospodárněji

Zásobníky jsou užitečné také v případě kogenerační jednotky, která musí běžet dlouho, aby se vyrobilo co nejvíc elektřiny. Pokud však teplo v domě nenajde žádného odběratele, kogenerační jednotka se vypne. Akumulační zásobník přijme tepelnou energii, zajistí delší dobu chodu, a pomůže tak zvýšit výnos.

Moderní tepelná čerpadla většinou nepotřebují akumulační zásobník

Kdo instaluje tepelné čerpadlo, může ve většině případů vynechat velkou akumulační nádrž. Především moderní invertorová tepelná čerpadla si přizpůsobují svůj topný výkon účinně a spolehlivě kolísavé potřebě tepla v domě. Ale i technika invertorů (modulovaných kompresorů) má své limity. Spodní hranice výkonu (minimální výkon) je většinou kolem 30 % i víc, ale v přechodných obdobích (jaro, podzim a v létě pro přípravu teplé vody) představuje tento minimální výkon více, než soustava vytápění okamžitě spotřebuje.

Také distributor elektřiny pracuje se dvěma tarify a tzv. signálem HDO, který může odstavit tepelné čerpadlo i na několik hodin, a právě proto je potřeba vybavit také tepelné čerpadlo alespoň malým akumulačním zásobníkem. Energie uložená v zásobníku může tyto doby částečně překlenout a dům tolik nevychladne. Je-li budova vybavena podlahovým vytápěním, může toto topení za jistých okolností zásobník nahradit. Vhodnější je ale použít tzv. vyrovnávací nádobu – jedná se o malou akumulační nádrž (46–200 l), která stabilizuje nejen chod tepelného čerpadla, ale i soustavu. U nejčastěji používaných tepelných čerpadel v provedení vzduch/voda potom zajistí minimální energii pro účinné a úsporné odtávání. Tento fyzikální jev, kdy se vzdušná vlhkost vysráží na venkovní jednotce a namrzne, je běžný už při teplotách kolem +5 °C. Námrazu je ale nutné odstranit, aby nesnižovala účinnost tepelného čerpadla. Akumulace s topnou vodou proto hraje zásadní roli v účinnosti – není třeba zapnout přímý elektrický dohřev.

Akumulační zásobník: Dimenzování a přípoj

Jak se dá vypočítat správná velikost akumulačního zásobníku? Odpověď na tuto otázku závisí vždy na objektu, vybraném topném systému a jeho výkonu. Velmi spolehlivě se dají navrhnout akumulační zásobníky pomocí simulací. V takovém případě experti zadají všechny mezní podmínky do softwarového nástroje, aby vypočítali správnou velikost zásobníku. Pro přibližné navržení jsou však nápomocné i další orientační hodnoty. Následující seznam podává přehled pro kotle na dřevo a solární zařízení:

-    Kotel na dřevo: min. 55 l/kW výkonu kotle

-    Tepelné čerpadlo bez invertoru: 20–25 l/kW výkonu

-    Tepelné čerpadlo s invertorem: běžně neuzavíratelný objem 50 l (dle tech. údajů)  

-    Solární zařízení s ohřevem teplé vody: 60 až 80 litrů na 1m² plochy kolektorů

-    Solární podpora vytápění: 50 až 100 litrů na 1 metr² solárního systému     

Návrhem i správným připojením akumulačního zásobníku by měli majitelé domů pověřit zkušeného experta. Ten se postará o to, aby byl zásobník tepla vhodný pro daný dům a spolehlivě pracoval s vybraným systémem vytápění.

Výhody a nevýhody zásobníků tepla

Akumulační zásobníky zajišťují optimální hydrauliku tím, že od sebe oddělují topná zařízení a tepelné spotřebiče. Umožňují připojení obnovitelných zdrojů energie do topné soustavy a starají se o účinný a ekologický provoz topných zařízení. Kromě toho je s akumulačním zásobníkem tepla možné spojit několik zdrojů energie. Nevýhodou naproti tomu mohou být tepelné ztráty, které vznikají přes izolaci zásobníků (většinou jsou zásobníky instalované uvnitř v domě, kde tato ztráta nehraje významnou roli). Kromě toho potřebuje zásobník více místa v technické místnosti (kotelně). Následující tabulka ukazuje přehled výhod a nevýhod.

Výhody 

-    Optimální hydraulika zařízení 

-    Účinnější a ekologičtější topný provoz 

-    Správné zapojení obnovitelných zdrojů energií 

-    Kombinace několika topných zařízení 

Nevýhody

-    Tepelné ztráty přes izolace zásobníků  

-    Potřeba místa v instalační technické místnosti 

Závěr

Akumulační
zásobník přijímá přebytečnou energii z topného zdroje, aby ji mohl v případě potřeby využít v jiném čase. To zajišťuje vyšší účinnost, snižující se náklady na vytápění a ekologický provoz. Jelikož jsou k dispozici různé druhy zásobníků, je pro jejich spolehlivou funkci velmi důležité individuální navržení pro daný dům.

Co mnozí nevědí: kdo použije akumulační nádobu, má v dotačních systémech nárok na dotaci (platí pro vybrané kombinace, bližší info viz www.novazelenausporam.cz).