primerjava sistemov za ogrevanje sanitarne vode

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- I -

Primerjava sistemov za ogrevanje sanitarne vode

Diplomsko delo

Študent: Aleš ŠIMENKO

Študijski program: Univerzitetni; Strojništvo

Smer: Energetika in procesno strojništvo

Mentor: Izr. prof. dr. Jure MARN

Maribor, januar 2009


- II -


- III -

I Z J A V A Podpisani Aleš ŠIMENKO izjavljam, da:

• je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom

izr. prof. dr. Jureta MARNA;

• predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, januar 2009 Podpis: ___________________________


- IV -

ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Juretu MARNU

-- za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega

dela.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij, mi stali ob strani, me vzpodbujali in vlivali

upanje v moj uspeh, ter Leonu za pomoč pri izdelavi

diplomske naloge.

Hvala tudi domačim, prijateljem in sošolcem za

vsestransko pomoč.


- V -

Primerjava sistemov za ogrevanje sanitarne vode

Ključne besede: ogrevanje sanitarne vode, solarni sistem, vračanje energije iz odpadne vode, stroškovna analiza,… UDK: 536.22:696(043.2) POVZETEK V diplomskem delu so obravnavani štirje načini za ogrevanje sanitarne vode v

večstanovanjskih zgradbah. Opisan in izveden je grobi preračun posameznega sistema, ter

dimenzioniranje glavnih elementov. Prikazana je ekonomska analiza sistemov in primerjava

dobljenih rezultatov med seboj.


- VI -

Der Vergleich der Systeme für die Erwärmung des Leitungswassers

Schlüsselwörter: Erwärmung des Leitungswassers, Solarkollektoren, die Kostenanalyse Energierückgewinnung aus dem Abwasser, ,… UDK: 536.22:696(043.2) ZUSAMMENFASSUNG: Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit vier unterschiedlichen Verfahren zur Erwärmung des

Leitungswassers in Wohnblöcken. Es wird hier eine grobe Berechnung jedes einzelnen

Systems, sowie die Bemessung der Hauptelemente beschrieben und ausgeführt. Dabei wird

auch eine Kostenanalyse der Systeme dargelegt und der Vergleich der neugewonnenen

Ergebnisse untereinander angegeben.


- VII -

Kazalo vsebine:

1 Uvod ........................................................................................................... 1

1.1 Opis problema ........................................................................................................ 1

1.2 Struktura diplomskega dela..................................................................................... 2

1.3 Opis obravnavanega objekta ................................................................................... 3

2 Določanje potreb po topli vodi.................................................................. 5

3 Naprava za vračanje energije iz odpadne vode (NVEOV)...................... 9

3.1 Opis........................................................................................................................ 9

3.2 Delovanje toplotne črpalke ................................................................................... 11

3.3 Opis posameznih naprav toplotne črpalke ............................................................. 13

3.4 Hladilna sredstva za toplotne črpalke.................................................................... 14

4 Solarni sistemi.......................................................................................... 17

4.1 Spekter sončnega sevanja ..................................................................................... 17

4.2 Vrste solarnih sistemov in njihova uporaba........................................................... 19

4.2.1 Sistem z naravnim obtokom.......................................................................... 19

4.2.2 Sistem s prisilnim obtokom........................................................................... 21

4.3 Najpomembnejši deli sistema za pripravo tople vode s sprejemniki sončne energije

(SSE) ............................................................................................................................. 21

4.3.1 Sprejemniki sončne energije ......................................................................... 22

4.3.2 Nosilec toplote - toplotni medij ..................................................................... 25

4.3.3 Toplotni hranilnik ......................................................................................... 25

4.4 SSE za pripravo tople sanitarne vode .................................................................... 28

4.4.1 Načrtovanje solarnih sistemov ...................................................................... 30

5 Plinski pretočni grelnik za ogrevanje sanitarne vode............................ 35

5.1 Vrste plinskih trošil, njihova namestitev, dovod zraka in odvod dimnih plinov ..... 35

5.2 Določanje preseka dimnika................................................................................... 39

5.3 Hišni priključek in notranja plinska instalacija...................................................... 40

6 Električni grelnik vode ............................................................................ 41

7 Dinamične metode za ocenjevanje donosnosti investicijskih projektov43

7.1 Pojem dinamičnih metod ...................................................................................... 43


- VIII -

7.2 Osnovni podatki o naložbenih možnosti in problemi pri zagotavljanju podatkov... 44

7.3 Določanje ustrezne diskontne stopnje ................................................................... 45

7.4 Metoda neto ( čiste ) sedanje vrednosti ( NSV ) .................................................... 45

8 Preračun in stroškovna analiza .............................................................. 49

8.1 Naprava za vračanje energije iz odpadne vode ...................................................... 50

8.2 Solarni sistem....................................................................................................... 53

8.3 Plinski pretočni grelniki za ogrevanje sanitarne vode............................................ 57

8.4 Električni grelnik vode ......................................................................................... 59

8.5 Primerjava obravnavanih sistemov med seboj....................................................... 73

9 Sklep......................................................................................................... 75

10 Seznam uporabljenih virov ..................................................................... 77

11 Priloge ...................................................................................................... 79

11.1 Priloga 1: Življenjepis .......................................................................................... 79

11.2 Priloga 2: Skica sistema z napravo za vračanje energije iz odpadne vode.............. 80

11.3 Priloga 3: Skica solarnega sistema ........................................................................ 81


- IX -

Kazalo slik:

Slika 1.1: 3D model bloka B – stanovanjsko naselje TARA................................................................................... 3 Slika 2.1: Prikaz porabe tople sanitarne vode.......................................................................................................... 7 Slika 3.1: Skica NVEOV : a) režim delovanja; b) režim čiščenja ......................................................................... 10 Slika 3.2: Skica kompresijske toplotne črpalke ..................................................................................................... 12 Slika 4.1: Sončno obsevanje Evrope ..................................................................................................................... 18 Slika 4.2: Eno- in dvokrožni sistem....................................................................................................................... 20 Slika 4.3: Primer termosifonskega sistema............................................................................................................ 20 Slika 4.4: Energijski tok pri ploščatem SSE.......................................................................................................... 22 Slika 4.5: Ploščati SSE .......................................................................................................................................... 23 Slika 4.6: Serpentinasti in linijski absorber ........................................................................................................... 23 Slika 4.7: Vakumski SSE ...................................................................................................................................... 25 Slika 4.8: Bojler sanitarne tople vode z dvema notranjima toplotnima izmenjevalcema ...................................... 27 Slika 4.9: Jeklen hranilnik toplote ......................................................................................................................... 28 Slika 4.10: Gibanje porabe sanitarne vode ............................................................................................................ 29 Slika 4.11: Shematski prikaz velikega solarnega sistema...................................................................................... 29 Slika 4.12: Solarna pokritost ................................................................................................................................. 31 Slika 5.1: Trošilo vrste A....................................................................................................................................... 36 Slika 5.2: Trošilo vrste B – varnostno razmerje .................................................................................................... 36 Slika 5.3: Trošilo vrste B – zajem zraka preko rešetke ali kanala ......................................................................... 37 Slika 5.4: Dovod zgorevalnega zraka in odvod dimnih plinov iz plinskih trošil ................................................... 37 Slika 5.5: Minimalni fasadni odmiki od okenskih odprtin .................................................................................... 38 Slika 5.6: Trošilo vrste C....................................................................................................................................... 38 Slika 6.1: Električni grelnik vode .......................................................................................................................... 41 Slika 8.1: Časovni prikaz delovanja sistema z NVEOV........................................................................................ 52 Slika 8.2: Postavitev SSE ...................................................................................................................................... 54 Slika 8.3: Dnevna maksimalna temperatura v kolektorjih..................................................................................... 55 Slika 8.4: Pregled stroškov sistema z NVEOV ..................................................................................................... 65 Slika 8.5: Pregled stroškov sistema s sončnimi kolektorji..................................................................................... 67 Slika 8.6: Pregled stroškov sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode ............................................................ 70 Slika 8.7: Pregled stroškov sistema z električnimi grelniki vode .......................................................................... 72 Slika 8.8: Primerjava stroškov obravnavanih sistemov ......................................................................................... 73


- X -

Kazalo preglednic:

Preglednica 1.1: Pregled števila stanovanj .............................................................................................................. 3 Preglednica 2.1: Pregled porabe in ustrezne temperature vode ............................................................................... 5 Preglednica 2.2: Število oseb .................................................................................................................................. 6 Preglednica 2.3: Prikaz porabe tople sanitarne vode ............................................................................................... 6 Preglednica 5.1: Sestavni deli plinsko pretočnega grelnika vode.......................................................................... 39 Preglednica 5.2: Masni pretok dimnih plinov........................................................................................................ 39 Preglednica 8.1: Lastnosti NVEOV....................................................................................................................... 51 Preglednica 8.2: Lastnosti plinsko pretočnega grelnika vode................................................................................ 57 Preglednica 8.3: Število, dolžina in premer dimnikov........................................................................................... 57 Preglednica 8.4: Poraba plina na stanovanje in njegov strošek ............................................................................. 58 Preglednica 8.5: Izbrani električni grelnik vode za stanovanje ............................................................................. 59 Preglednica 8.6: Lastnosti električnih grelnikov vode........................................................................................... 59 Preglednica 8.7: Potrebna količina tople in mrzle sanitarne vode za enosobno stanovanje .................................. 60 Preglednica 8.8: Potrebna količina tople vode, čas segrevanja in izgube.............................................................. 61 Preglednica 8.9: Potrebni elementi sistema z NVEOV in njihova cena ................................................................ 64 Preglednica 8.10: Pregled stroškov sistema z NVEOV......................................................................................... 65 Preglednica 8.11: Potrebni elementi solarnega sistema in njihova cena................................................................ 66 Preglednica 8.12: Pregled stroškov sistema s sončnimi kolektorji ........................................................................ 67 Preglednica 8.13: Cena metra dimnika.................................................................................................................. 68 Preglednica 8.14: Število in cena posameznega dimnika ...................................................................................... 68 Preglednica 8.15: Potrebni elementi sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode in njihova cena ..................... 68 Preglednica 8.16: Poraba plina na stanovanje in njegov strošek ........................................................................... 69 Preglednica 8.17: Pregled stroškov sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode................................................ 70 Preglednica 8.18: Potrebni elementi sistema z električnimi grelniki vode in njihova cena ................................... 71 Preglednica 8.19: Potrebna električna energija na stanovanje in njegov strošek................................................... 71 Preglednica 8.20: Pregled stroškov sistema z električnimi grelniki vode.............................................................. 72 Preglednica 8.21: Primerjava stroškov obravnavanih sistemov ............................................................................ 73


- XI -

UPORABLJENI SIMBOLI

cp specifična toplotna kapaciteta

m masa

m& masni pretok

Q toplota

Q& toplotni tok

P moč

t temperatura

V volumen

V& volumski pretok

η izkoristek

ρ gostota

τ čas

n število ljudi

ε grelno število

W delo

R donos

I izdatek

P prihodki

S stroški

N življenjska doba

r diskontna stopnja


- XII -

UPORABLJENE KRATICE

DIN Deutsches Institut für Normung

ISO International Standard Organisation

SSE Sprejemnik sončne energije

NVEOV Naprava za vračanje energije iz odpadne vode

PT Prenosnik toplote

VV Varnostni ventil

RP Raztezna posoda

HT Hranilnik toplote

LAS Luft Abgas System

NSV Neto sedanja vrednost

ČDT Čisti denarni tok


- 1 -

1 Uvod

Omejene zaloge fosilnih neobnovljivih virov energije, kot so nafta, zemeljski plin in

premog, ter njihov vpliv na okolje, se zaradi zahtev kjotskega protokola vse bolj usmerjajo k

proizvodnji energije iz obnovljivih virov. Gre za okolju prijazne energetske vire, kot so

hidroenergija, biomasa, bioplin, sončna energija, geotermalna energija in vetrna energija.

Energetska politika Evropske unije in s tem tudi Slovenije se usmerja k uporabi bolj čistih

virov energije, še posebno tistih z nizko vsebnostjo ogljika, kot so zemeljski plin, čisti premog

in jedrska energija. Na ta način se zmanjša energetska odvisnost, ki je v Evropi več kot 50-

odstotna. Ena izmed prioritet zelene knjige o evropski strategiji za trajnostno, konkurenčno in

varno energijo pravi, da je ob jedrski in drugih virih energije z nizko vsebnostjo ogljika, nujno

potrebno pozornost posvetiti tudi obnovljivim virom energije. Cilj je povečanje deleža

energije iz obnovljivih virov in večja energetska učinkovitost do leta 2020.

Slovenija ni energetsko samozadostna, zato mora energijo uvažati, predvsem naftne

proizvode in zemeljski plin. Ena od možnosti zmanjševanja te odvisnosti od uvoza je

pridobivanje energije iz obnovljivih virov. Raba obnovljivih virov energije s številnimi

prednostmi pred konvencionalnimi energetskimi viri pripomore k zmanjševanju energetske

odvisnosti in povečuje učinkovito rabo energije.

Obnovljivi viri energije so pomembni za zmanjšanje energetske odvisnosti od uvoženih

virov energije, povečevanje deleža obnovljivih virov pa je ena od prioritet energetske in

okoljske politike države. Po nacionalnem energetskem programu za izkoriščanje obnovljivih

virov energije se načrtuje dvig deleža le-teh v primarni energetski bilanci na 12 odstotkov do

leta 2010. (Vir: Pavlin, 2006 [2])

1.1 Opis problema

Ob današnjih cenah energije in stanju okolja smo se prisiljeni ozirati za novimi

čistejšimi tehnologijami za pridobivanje energije za ogrevanje. Vir energije mora biti

ekonomsko sprejemljiv, tehnološko nezahteven za obratovanje in ekološko neobremenljiv. V

tej diplomski nalogi obravnavamo sisteme za ogrevanje sanitarne vode v večstanovanjskih

zgradbah. Takšni tipi zgradb ležijo ponavadi na obrobju mest, izven industrijskih območij,

kjer so proizvodni sistemi s presežkom toplotne energije. Posledica je, da morajo imeti lasten

sistem za ogrevanje stanovanj in sanitarne vode. V diplomskem delu je predmet obravnave

sistem za ogrevanje sanitarne vode. Na trgu so prisotni različni sistemi za ogrevanje sanitarne

vode.


- 2 -

Omejili smo se na naslednje sisteme:

• Naprava za vračanje energije iz odpadne vode.

• Solarni sistem.

• Plinsko pretočni grelniki za ogrevanje sanitarne vode.

• Električni grelnik vode.

Pri dimenzioniranju sistema moramo biti zelo pozorni pri določitvah porabljene količine tople

vode. Ta ne sme biti prevelika, kar bi posledično pomenilo večji sistem z večjimi priključnimi

močmi, večje izgube in višji stroški obratovanja. Če pa je sistem poddimenzioniran in pride

do večje porabe kot smo jo načrtovali, z obstoječim sistemom ne moramo zagotavljati

zahtevanih parametrov (nižja temperatura vode). V spodnjem besedilu sta obravnavana dva

sistema s skupno pripravo tople sanitarne vode za cel stanovanjski objekt in dva sistema z

lokalno pripravo tople sanitarne vode.

Izhodišče za preračun sistema je enaka poraba tople sanitarne vode za vse sisteme. Za vsak

sistem bomo dimenzionirali glavne komponente. Na podlagi dobljenih rezultatov

dimenzioniranja bomo ekonomsko ovrednotili investicijsko vrednost posameznega sistema.

Vsak sistem potrebuje določeno količino primarne energije za obratovanje (plin, električna

energija). Tehnološko so najboljši tisti sistemi, ki nam dajo kar največ toplotne energije na

količino porabljene primarne energije. Živimo v dobi, kjer ima pomembno vlogo denar -

ekonomija. Poznamo sisteme, ki porabijo izredno malo primarne energije glede na dobljeno

toploto, vendar so zaradi velikega začetnega vložka ekonomsko nezanimivi. Izbrati moramo

kompromis med investicijsko vrednostjo sistema in obratovalnimi stroški. Takšno ekonomsko

analizo sistema delamo za različno dolga časovna obdobja. Časovno obdobje je odvisno od

življenjske dobe posameznega sistema.

Naloga tega diplomskega dela je groba določitev potrebnih elementov, investicijske

vrednosti in ekonomska analiza posameznega sistema za ogrevane sanitarne vode na srednje

dolgo časovno obdobje.

1.2 Struktura diplomskega dela

Diplomsko delo je razdeljeno na dva dela:

• Teoretični del: opisane so osnove posameznega sistema, prikazani primeri, zahteve,

ter algoritem za ekonomsko ovrednotenje posameznega načina ogrevanja sanitarne

vode.

• Računski del: izveden je izračun posameznega sistema, grafično je prikazana

stroškovna analiza in primerjava med samimi sistemi.


- 3 -

1.3 Opis obravnavanega objekta

Podjetje Konstruktor d.o.o. gradi stanovanjski objekt s podzemno garažo na lokaciji

med Ljubljansko in Ertlovo ulico v Mariboru. Stanovanjski blok je horizontalno postavljen

niz stanovanjskih enot, ki so povezane s skupnimi jedri. Dimenzije gabaritov P+7 etaž

visokega objekta so 97,15 m x 18,50 m, kar omogoča organizacijo stanovanjske strukture s

tremi vertikalnimi jedri in notranjimi hodniki. Novogradnja ima dve kletni etaži. Objekt ima

nad nivojem terena pet popolnih etaž, dve zgornji etaži sta delno zamaknjeni in zmanjšani.

Struktura stanovanj je zelo raznolika (garsonjere, enosobna, dvosobna, trisobna in štirisobna

stanovanja). Število stanovanjskih enot je 124, velikosti od 32 do 110 m2. (Vir: Konstruktor

[21]).

Preglednica 1.1: Pregled števila stanovanj

Vrsta stanovanja Št. stanovanj

GARSONJERA, ENOSOBNO 26

DVOSOBNO, DVOINPOLSOBNO 65

TRISOBNO 28

ŠTIRISOBNO 5

SKUPAJ 124

(Vir: Konstruktor [21])

Slika 1.1: 3D model bloka B – stanovanjsko naselje TARA

(Vir: Konstruktor, [24])


- 4 -


- 5 -

2 Določanje potreb po topli vodi

Najpomembnejši parameter za dimenzioniranje vsakega sistema je poraba toplote.

Zaradi tega je potrebno biti pri določanju potrebne toplote še posebej natančen. Nekaj energije

se pri vsaki stavbi, v odvisnosti od vrste stavbe in njenega namena, poleg porabe za ogrevanje

porabi tudi za pripravo tople sanitarne vode. Poleg konvencionalnih porabnikov (ogrevanje

prostorov, sanitarna topla voda) je potrebno v seštevku toplotne porabe upoštevati še toplotne

izgube hranilnika toplote, cevne napeljave, armatur, ... in jih upoštevati pri dimenzioniranju.

Običajna poraba je sestavljena predvsem iz dveh postavk:

• Topla sanitarna voda.

• Ogrevanje prostorov.

Za določanje potreb po topli sanitarni vodi in s tem posredno povezanim

dimenzioniranjem sistema za ogrevanje igra poleg povprečne dnevne potrošnje pomembno

vlogo tudi karakteristika porabe oz. ti. porabniški profil. Le ta se lahko glede na uporabo

stavbe in časovno odvisnost precej spreminja.

Med poletnimi meseci, v času dopustov, je porabe manj. Mesečni porabniški profil za

sanitarno vodo je čez leto tako za enodružinske kot tudi oz. večstanovanjske stavbe skoraj

konstanten.

Preglednica 2.1: Pregled porabe in ustrezne temperature vode

Potreba po topli vodi (l) Temperatura [°C]

Pomivanje posode po osebi na dan 12 - 15 50

Umivanje rok 2 - 5 40

Umivanje glave 10 - 15 40

Tuširanje 30 - 60 40

Kopalna kad 120 - 180 40

Kopalna kad - večja 250 - 400 40

(Vir: APE, 2006 [10])

Približna osnova za izračun 50 l dnevno po osebi s 50 °C


- 6 -

Preglednica 2.2: Število oseb

Vrsta stanovanja Št. oseb v stanovanju Št. stanovanj Skupno št. oseb

ENOSOBNO 2 26 52

DVOSOBNO 3 65 195

TRISOBNO 4 28 112

ŠTIRISOBNO 5 5 25

SKUPAJ 124 384

danlitrovVnV osebesku /200.19=⋅=••

(2.1)

skuV•

[l/dan] - skupna poraba vode na dan

osV•

[l/dan] - poraba vode na osebo na dan

n [1] - število oseb

Za dimenzioniranje sistema je pomembna tudi časovna porazdelitev porabe tople

sanitarne vode. Prikazana porazdelitev je ˝groba˝, vendar zadostuje potrebam preračuna v

diplomski nalogi. Pomembnejša je skupna količina potrebne tople vode, ki jo predvidimo kot

izhodišče za primerjavo različnih sistemov za ogrevanje sanitarne vode v večstanovanjskih

zgradbah. Časovna porazdelitev je prikazana v spodnji tabeli in grafu.

Preglednica 2.3: Prikaz porabe tople sanitarne vode

Čas 5.00

– 6.00

6.00 –

7.00

7.00 –

8.00

16.00 –

17.00

17.00 –

18.00

18.00 –

19.00

19.00 –

20.00

20.00 –

21.00

21.00 –

22.00

22.00 –

23.00 Delež

v [%] 10 10 10 5 5 5 5 5 20 25


- 7 -

0

5

10

15

20

25

30

00.0001.00

02.00

03.00

04.00

05.0006.00

07.0008.00

09.0010.00

11.00

12.00

13.00

14.0015.00

16.0017.00

18.0019.00

20.0021

.0022

.0023.00

00.0001.00

Čas [ure]

De

lež [

%]

Slika 2.1: Prikaz porabe tople sanitarne vode


- 8 -


- 9 -

3 Naprava za vračanje energije iz odpadne vode (NVEOV)

Toplotno črpalko z rekuperatorjem za vračanje toplote iz odpadne vode lahko

uporabimo v primeru, kjer se mora odpadna voda nadomestiti s svežo toplo sanitarno vodo.

Takšni primeri so na primer v kopališčih (bazenska voda, voda za tuše), pralnicah, hotelih in

večjih industrijskih obratih, kjer je potrebno pripraviti večje količine tople sanitarne vode za

tuširanje. S kombinacijo rekuperatorja in toplotne črpalke je potrebno samo 10 do 15 %

energije, ki bi bila potrebna za segrevanje vode na klasičen način.

3.1 Opis

Na sliki 3.1 je prikazana osnovna shema naprave za vračanje toplote iz odpadne vode.

Naprava je sestavljena iz toplotne črpalke, rekuperatorja in avtomatskega čistilnega sistema za

čiščenje toplotnih prenosnikov. Toploto odvzamemo onesnaženi odpadni vodi, ki ima

temperaturo približno 31°C in z njo segrevamo svežo sanitarno vodo. Na grobem predfiltru se

izločajo trdi delci (lasje ipd). Naprava pa je opremljena še z avtomatskim čistilnim sistemom

za čiščenje oblog na cevnih toplotnih prenosnikih. Če čistilni sistem ni vgrajen, obstaja

nevarnost, da se v topli vodi raztopljena mila, masti in ostale stvari v procesu hlajenja, kljub

enakomernemu pretoku skozi cevovod odpadne vode, odložijo na stene toplotnega

prenosnika. Zaradi organskih spojin v vodi prihaja tudi do tvorbe mulja, ki se prav tako

nalaga na stene toplotnega prenosnika. Obloge na toplotnih prenosnikih in cevovodih

poslabšajo prenos toplote in lahko privedejo do neprehodnosti cevovodov. Avtomatski čistilni

sistem potiska v enakomernih časovnih intervalih čistilne elemente v nasprotni smeri toka

umazane vode skozi cevovod odpadne vode. Čistilni elementi odstranjujejo obloge s sten cevi

in preprečujejo nastajanje oblog.

Razen čiščenje predfiltra, posebno vzdrževanje čistilne naprave ni potrebno (čistilni

elementi imajo dolgo življenjsko dobo). Z avtomatsko regulacijo pretoka zagotovimo

konstantno količino odpadne vode (tudi v primeru, če imamo različne nivoje vode v

zbiralniku odpadne vode).


- 10 -

Slika 3.1: Skica NVEOV : a) režim delovanja; b) režim čiščenja

(Vir: Menerga, [28])

Primeri uporabe

Naprave za vračanje toplote iz odpadne vode lahko uporabimo za vračanje toplote iz

odpadne vode pri tuširanju (onesnažena voda) ali za vračanje toplote iz povratne vode od

pranja bazenskih filtrov (blatna voda). Izvedba sistema je lahko ločena ali skupna. Glede na

to, da je količina odpadne vode pri tuširanju lahko precej različna in tudi časovno

zamaknjena, se mora zbirati v rezervoarju - zbiralniku odpadne vode. Iz tega rezervoarja

odpadno vodo črpamo s črpalko in vodimo v napravo za vračanje toplote (toplotna črpalka +

rekuperator), kjer se ji odvzame toplota in se ohlajena odvaja v kanalizacijo (slika 3.2).

Istočasno se enaka količina sveže vode v napravi za vračanje toplote ogreva in z obtočno

črpalko vodi v zbiralnik tople vode.

Manjši zbiralnik tople vode omogoča, da z mešanjem tople in hladne vode pred uporabo

na tuših dosežemo želeno temperaturo in hkrati pokrivamo konice. V sistem je vgrajena

avtomatska čistilna naprava za čiščenje toplotnih prenosnikov in povezovalnega cevovoda

(Vir: Grobovšek, [13]), (Vir: Menerga, [28]).


- 11 -

Toplotna črpalka

Razvoj toplotnih črpalk sega v obdobje velike naftne krize, ko so mnogi proizvajalci

iskali rešitve za zamenjavo fosilnih goriv z drugimi izvori energije. Ena od rešitev je bila

uporaba odpadne toplote oziroma toplote okolice. Takratne tehnične rešitve in izvedbe

toplotnih črpalk niso dale pričakovanih rezultatov glede izkoristka ter so tako bile po koncu

naftne krize tako rekoč pozabljene.

S povečanjem ekološke zavesti potrošnikov in naraščanjem cen energije pa postajajo

toplotne črpalke vse bolj zanimive, saj ogrevanje z njimi predstavlja energetsko učinkovit in

okolju prijazen način ogrevanja. Z razvojem novih tehnologij, izboljšanjem delovnega učinka,

zmanjšanjem dimenzij in mase se je uporaba toplotnih črpalk začela povečevati. Najnovejše

izvedbe toplotnih črpalk delujejo do najnižjih zunanjih temperatur zraka (-20 °C). Razmerje

med porabljeno električno energijo in pridobljeno toploto pa znaša že 1 : 3,5.

Znanstveniki napovedujejo, da bodo toplotne črpalke v prihodnje predstavljale osnovne

ogrevalne naprave nizkotemperaturnih ogrevalnih sistemov. Pomembno pri tem je, da

toplotne črpalke porabijo manj primarne energije kot plinski in oljni kotli. Tako se z njimi

lahko zelo zmanjša emisija C02 in drugih dimnih plinov v ozračju. Zmanjšanje emisij znaša

nekje med 31 in 60% (Vir: Kralj, 1999 [6]).

3.2 Delovanje toplotne črpalke

Princip delovanja toplotnih črpalk temelji na tem, da se iz okolice odvzame toploto pri

nižjem in se oddaja v ogrevalni sistem pri višjem temperaturnem nivoju. Da je to mogoče, je

treba v takšen krožni sistem dovesti dodatno pogonsko sredstvo. Toplotna črpalka potrebuje

za prenos toplote delovni medij, ki s spremembo svojega agregatnega stanja prenaša toploto iz

okolice v ogrevalni sistem. Za delovni medij se uporabljajo hladila. To so snovi, ki se uparijo

pri nižjih temperaturah, npr. med 0°C in 35°C. V zadnjem času je velik poudarek na izbiri

primernega hladilnega sredstva zaradi škodljivega vpliva na ozonsko plast in učinka tople

grede. Zaradi tega so leta 1995 prepovedali uporabo flour-klor-ogljikovodikov za hladilna

sredstva. Novejše toplotne črpalke uporabljajo za hladilno sredstvo R134a in mešanico R404a

in R410a. Ta našteta hladilna sredstva nimajo škodljivih vplivov na okolje. Toplotne črpalke

so lahko kompaktne ali pa ločene izvedbe. Pri ločeni izvedbi so lahko posamezni deli toplotne

črpalke nameščeni na različnih lokacijah. Glede vrste toplotnih črpalk poznamo kompresijske

in absorbcijske toplotne črpalke. Razlika med njima je ta, da absorpcijske namesto

mehanskega kompresorja uporabljajo t.i. termodinamični kompresor, ki kot pogonsko


- 12 -

energijo izkorišča toploto, pridobljeno iz različnih virov energije (bioplin, fosilna goriva,

odpadna toplota, ipd.).

Kompresijska toplotna črpalka je sestavljena iz uparjalnika, kompresorja, kondenzatorja

in ekspanzijskega ventila.

Slika 3.2: Skica kompresijske toplotne črpalke

(Vir: Koling, [27])

Hladilno sredstvo transportira toploto med posameznimi deli toplotne črpalke. Pri

nizkem tlaku hladilno sredstvo sprejema toploto pri čemer se uparja v uparjalniku (1). Tako

hladilno sredstvo spremeni svoje agregatno stanje iz tekočega v plinasto, pri čemer se porablja

latentna toplota hladilnega sredstva. Suho paro hladilnega sredstva v kompresorju (2)

komprimiramo na ravnotežni tlak, pri katerem lahko hladilno sredstvo pri ravnotežni

temperaturi kondenzira v kondenzatorju(3). Pri kondenzaciji se sprošča latentna toplota

hladilnega sredstva, katero lahko uporabimo za ogrevanje. Iz kondenzatorja gre hladilno

sredstvo na ekspanzijski ventil, kjer se mu zniža tlak. Pritisk se zniža na tlak pri katerem se

hladilno sredstvo uparja v uparjalniku. Hladilno sredstvo se tako nahaja v dveh agregatnih

stanjih, kapljevitem in plinastem, v uparjalniku in kondenzatorju pa največ v obliki mokre

pare.

Vsa toplota, ki se črpa iz okolice, je v bistvu brezplačna. Za dvig iz

nizkotemperaturnega nivoja na visokotemperaturni nivo pa je treba dodati delo. To delo je pri

toplotnih črpalkah največkrat električna energija. Razmerje med pridobljeno toploto Qc in

vloženim delom W se imenujemo grelno število:

W

QC=ε (3.1)


- 13 -

ε [1] - grelno število

CQ [J] - pridobljena toplota

W [J] - vloženo delo

Njegova vrednost je odvisna od vrste toplotne črpalke in od vira toplote, ki izhaja iz

okolice. Sodobne črpalke dosegajo grelno število med 2,5 in 3,5 in tudi več (Vir: Marčič,

2001 [5]), (Vir: Obersun, 1991 [8]), (Vir: Viessmann, [30]).

3.3 Opis posameznih naprav toplotne črpalke

Kompresor

Kompresor je naprava, s katero komprimiramo pline in pare na zahtevani tlak. Za pogon

kompresorja je potrebna električna energija. Pomemben parameter pri načrtovanju

kompresorja je tlačno razmerje. Vrednost tlačnega razmerja je med 3 in 4.

Prenosnik toplote

Za prenos toplote se pri toplotnih črpalkah običajno uporabljajo ploščni toplotni

prenosniki. Toplotni prenosnik ima nalogo prenosa toplote iz toplega fluida na drugi hladni

fluid. Prednosti ploščnih prenosnikov toplote glede na cevne so, da so pri isti delovni površini

cenejši, se lažje vzdržujejo in servisirajo. Temperaturna razlika med toplim in hladnim

fluidom je lahko 1°C, kar omogoča 90% izkoristek toplote. Pretoki so lahko veliko večji kot

pri cevnih prenosnikih.

Ekspanzijski ventil

Toplotna črpalka za svoje delovanje uporablja tudi ekspanzijski ventil. Z njim se znižuje

tlak hladilnemu sredstvu. Z regulacijo padca tlaka, na ekspanzijskem ventilu se lahko regulira

obratovalna karakteristika oziroma kapaciteta toplotne črpalke - pretok.

Tipi toplotnih črpalk glede na medij

Glede na medij (okolico), ki ga hladimo, in medij, ki ga ogrevamo, poznamo tri

osnovne izvedbe toplotnih črpalk:

• Zrak/voda.

• Voda/voda.

• Zemlja/voda.

Pri označevanju tipa toplotnih črpalk se na prvo mesto vedno postavlja medij, ki ga

hladimo, na drugo mesto pa medij, ki ga grejemo (Vir: Kitanovski,2001 [1]).


- 14 -

3.4 Hladilna sredstva za toplotne črpalke

Hladilna sredstva so delovne snovi, ki prenašajo toploto z nižjega temperaturnega

nivoja na višji temperaturni nivo. Predvsem je pomembno, da brez težav spreminjajo

agregatno stanje. Med prvimi hladili se je uporabljala voda, ki se še danes veliko uporablja v

parnih napravah. Prvo komercialno in tehnično pomembno hladilno sredstvo pa je bil

amoniak, ki se je pojavil leta 1876. Nov razvoj na področju hladilnih sredstev pa je privedel

do prodora halogeniranih hladilnih sredstev (freonov). Ta hladilna sredstva so še pred nekaj

desetletji uvrščali med neškodljiva hladila, vendar so leta 1968 ugotovili, da naj bi uničevala

ozonsko plast. Zato se v današnjem času hladilna sredstva ne izbirajo le na podlagi

termodinamičnih, tehnoloških in fizioloških zahtevah, ampak tudi glede njihovega vpliva na

okolje.

Za razvrstitev hladilnih sredstev se uporabljajo različni kriteriji, ki se delijo na:

• Tlak (visoko tlačna, srednje tlačna in nizko tlačna hladilna sredstva).

• Temperaturni zdrs (čiste snovi in zmesi).

• Vsebnost elementov.

• Vsebnost škodljivih elementov.

Označevanje hladilnih sredstev je standardizirano (ISO 1152). Po tej sistematiki je

vsako hladilno sredstvo dobilo ustrezno spoznavno število, ki mu je bilo na prvo mesto

dodana črka R, tj. je prva črka angleškega imena za hladilna sredstva (Refrigerant).

Hladilno sredstvo se v hladilnih napravah in toplotnih črpalkah uporablja zelo dolgo,

zato mora biti zelo kvalitetno, da ne pride do poškodb posameznih delov naprav, hkrati pa ne

sme biti škodljivo za ljudi in živali, ter ne sme obremenjevati okolja. Da bi se zagotovila

določena kontrola nad kvaliteto in uporabo hladilnih sredstev, so nacionalne in mednarodne

institucije izdale določene standarde, ki jih mora izpolnjevati vsako hladilno sredstvo, preden

dobi dovoljenje za uporabo.

Med obratovanjem je hladilno sredstvo izpostavljeno spremembi tlaka in temperature,

zato so možnosti fizikalnih in kemičnih sprememb hladilnega sredstva zelo velike. Hladilno

sredstvo, ki bi bilo idealno, še ni odkrito in verjetno tudi v prihodnje ne bo. Praksa je

pokazala, da je za hladilne sisteme najprimernejše hladilno sredstvo amoniak, za gospodinjske

hladilnike in hladilne stroje pa R12. V zadnjih letih pa je zaradi ugotovitve, da freoni

uničujejo ozon, prišlo do prepovedi njihove uporabe, zato je bilo treba nujno najti zamenjavo.

Proizvajalci hladilnikov so pričeli uporabljati različne zmesi hladil, ki ne vsebujejo fluora in

klora, npr. izobutan R600a.


- 15 -

Zahteve, ki jih mora izpolnjevati določeno hladilo, se delijo na fizikalne , kemijske in

fiziološke.

Fizikalne lastnosti hladilnih sredstev

Uparjalna toplota hladilnih sredstev mora biti čim večja, ker je potem količina

hladilnega sredstva v sistemu manjša in je odstopanje od krožnega Carnotovega procesa

manjše. Manjša količina hladilnega sredstva pomeni tudi nižje stroške obratovanja. Uparjalna

toplota vpliva tudi na velikost prenosnikov toplote, premere cevovodov in ventilov.

Specifična prostorninska hladilna toplota mora biti čim večja, ker so tako dimenzije

kompresorjev cevovodov in ostale inštalacije manjše. Specifična toplota tekočega hladilnega

sredstva mora biti čim manjša, ker je tako vpliv dušenja na odstopanje realnega hladilnega od

idealnega krožnega Carnotovega procesa manjše. Delo, potrebno za komprimiranje pare

hladila, mora biti čim manjše. Toplotna prevodnost hladilnega sredstva in toplotna

prestopnost med hladilnim sredstvom in kovinskimi deli prenosnikov toplote morata biti čim

večji, da bi bile dimenzije prenosnikov toplote čim manjše. Temperatura ledišča hladilnega

sredstva mora biti nižja od najnižje možne temperature v hladilni napravi. Kritični tlak in

temperatura morata ležati čim višje nad obratovalnim območjem hladilnega stroja. Talilna

toplota hladilnega sredstva nima praktičnega pomena. Tlak kondenzacije mora biti čim nižji,

tlak uparjanja pa čim višji. Dinamična viskoznost tekočega in plinastega hladilnega sredstva

naj bo čim manjša, da so izgube pri toku hladilnega sredstva po cevovodih, ventilih,

uparjalniku in kondenzatorju manjše. Vsebnost vode v hladilnem sredstvu naj bo čim manjša.

Kemijske lastnosti hladilnega sredstva

Čistoča hladilnega sredstva neposredno vpliva na življenjsko dobo in zanesljivost

obratovanja toplotne črpalke. Kemijska sestava mora biti stabilna na vseh področjih

temperatur in tlaka delovanja. Hladilno sredstvo mora biti čisto, vsebnost drugih plinov pa

mora biti čim manjša. Gorljivost in eksplozivnost sta povsem nezaželeni lastnosti vsakega

hladilnega sredstva. Hladilna sredstva ne smejo biti korozijsko agresivna do običajnih

konstrukcijskih materialov.

Fiziološke lastnosti hladilnih sredstev

Strupenost hladilnega sredstva lahko odločilno vpliva na njegovo uporabo, zato se jih ne

sme uporabljati pri klimatizaciji zraka. Hladilna sredstva ne smejo vplivati na živila, ki jih

hladimo, in jih ne smejo zastrupiti (Vir: Marčič, 2001 [5]).


- 16 -


- 17 -

4 Solarni sistemi

Uvod

Arhimed je bil po današnjih ohranjenih pisnih virih verjetno prvi človek, ki je uporabil

fokusiranje sončne svetlobe za neko delo. Zgradil je sistem zrcal (verjetno polirana kovinska

zrcala) in jih usmeril na jadra rimske galeje tako, da jih je zažgal (l. 212 p.n.š.). V kasnejših

časih so takšen poizkus še večkrat izvedli: Bizantinec Procius v 12. stoletju , francoski

prirodoslovec Georges Buffon, i.t.d.

Večji razmah realiziranih idej takšne vrste se je pojavil kasneje z razvojem obče

strojegradnje, tehnike ter parnega stroja. Tako je francoski znanstvenik A L. Lavoisier v

obdobju francoske revolucije skonstruiral solarno peč z lečami, katero je koristil za taljenje

kovine in celo platine. Peč je dosegala talilno temperaturo do 1760 °C. Na pariški svetovni

razstavi I. 1878 je bila prikazana solarna naprava, ki jo je skonstruiral Abel Piffer.

Demonstriral je delo solarnega parnega stroja za pogon tiskarskega stroja. V istem času je bilo

v Ameriki več poizkusov, da bi solarno energijo koristili za mehanski pogon, predvsem za

črpanje vode. Suhe prerije na ameriškem zahodu so bile glede sončnega obsevanja in

pomanjkanja vode idealen prostor za razvoj takšnih črpalnih sistemov. Na začetku prejšnjega

stoletja je H. Wissli ustanovil korporacijo za sončno energijo, ki je pričela izdelovati solarne

črpalke za črpanje vode, za namakanje in za oskrbo naselij z vodo. Ti in vsi kasnejši poizkusi

pa so propadli z množičnejšo uporabo črnega zlata in iznajdbo motorja z notranjim

zgorevanjem.

Šele v zadnjem času, ko smo omejeni s fosilnimi gorivi in je vse večja ekološka zavest,

kar je posledica prenaseljenosti, prepotratnosti zahodnjaškega načina življenja, imajo solarni

stroji nove možnosti razvoja.

4.1 Spekter sončnega sevanja

Sončno sevanje na svoji poti skozi ozračje, zaradi odboja, absorpcije (molekule zraka in

delci) in sipanja na prašnih delcih, oslabi. Zmanjšanje je tem večje, čim daljša je pot žarkov

skozi ozračje. Sončno sevanje je sestavljeno iz elektromagnetnega sevanja različnih valovnih

dolžin oz. frekvenc.

Globalno sončno sevanje

Sončno sevanje prehaja enakomerno v prostorski kot zato se z razdaljo gostota tega

sevanja zmanjšuje. Sevanje, ki prispe do roba zemeljske atmosfere imenujemo solarna


- 18 -

konstanta. S solarno konstanto imenujemo gostoto sončnega sevanja na zunanjem robu

ozračja. Spreminja se le z razdaljo med Soncem in Zemljo, ki pa je preko leta skoraj enaka.

Sevanje, ki prispe do zemlje imenujemo globalno sončno sevanje in je sestavljeno iz

direktnega in difuznega sevanja. Direktno sevanje do zemljine površine prispe brez odklonov

in povzroča ostre sence, difuzni del pa se zaradi prašnih delcev in vodnih molekul v zraku

razprši v vse smeri. Difuzno sevanje sence osvetli, z ogledalom ali lečami pa ga ni možno

skoncentrirati kot to velja za direktno sevanje. Odvisno od ure, oblačnosti ali smoga do zemlje

prispe od 0 do 1000 W/m2 globalnega sevanja, pri čemer delež difuznega sevanja v srednji

Evropi niha od 40 do 60 %.

Slika 4.1: Sončno obsevanje Evrope

(Vir: APE, 2006 [10])

Sončno obsevanje

Vpadlo sončno sevanje (energijo) na enoto površine imenujemo sončno obsevanje.

Izražamo ga v enotah W/m2 oz. kW/m2. Sončno obsevanje se precej spreminja. Pri zelo

oblačnem nebu znaša okoli 50 W/m2, ob jasnem vremenu znaša do 1000 W/m2, ob optimalnih

pogojih pa lahko doseže tudi 1200 W/m2.


- 19 -

Letne in dnevne vrednosti

Sončno sevanje na robu atmosfere je skorajda konstantno (sončna konstanta). Odvisno

od geografske širine, lokacije, letnega in dnevnega obdobja se sončno obsevanje na zemlji

zelo spreminja. Zaradi nagnjene zemljine osi so poletni dnevi daljši od zimskih in sonce

doseže višji položaj v poletnem obdobju kot pozimi. Glede na nihanje sončnega obsevanja čez

dan se spreminja tudi toplotna moč sprejemnikov sončne energije (SSE v nadaljevanju).

Usmeritev in nagib sprejemnikov sončne energije

Učinkovitost SSE je odvisna od nagiba ploskve na katero pada sončno sevanje, od

usmerjenosti glede na strani neba in od letnega časa. Najučinkovitejše je delovanje SSE ko

sončni žarki nanj padajo pravokotno. Glede na stalno spreminjanje tega kota je potrebno

izbrati optimalen kot naklona. Le-tega naj bi izbrali tako, da dosežemo največji izkoristek

ravno v času največje porabe. Za našo zemljepisno širino znaša med 30° in 60°.

Pomembni pojmi

Za učinkovito uporabo SSE jih naravnamo tako, da je sončna 'žetev' kar največja. Pri

tem sta poleg vpadnega kota sončnih žarkov pomembna tudi azimut in nagib SSE. Azimut α

nam pove za koliko stopinj je SSE ali sončni modul odklonjen od smeri jug (0 stopinj).

Usmerjenost na vzhod označimo z -90°, na zahod pa z +90°. Naklonski kot ß pomeni odklon

od horizontale.

Višina sonca h je kot med sončnimi žarki in horizontalo in se spreminja glede na letni

čas, odvisen pa je tudi od zemljepisne širine.

4.2 Vrste solarnih sistemov in njihova uporaba

4.2.1 Sistem z naravnim obtokom Izbira sistema, z naravnim kroženjem (termosifonski oz. gravitacijski sistem, osnovni

princip konvekcija) ali prisilnim obtokom, je v največji meri pogojena z zemljepisnim

položajem. V krajih z veliko sonca, predvsem to velja za južne dežele, kjer ni nevarnosti

zamrznitve, so naprave z naravnim obtokom (manjši stroški) zelo uporabne. Pri sistemih z

naravnim obtokom kroži nosilec toplote zaradi vzgona. Spodnja slika prikazuje eno- in

dvokrožni termosifonski sistem.


- 20 -

Slika 4.2: Eno- in dvokrožni sistem

Pri dvokrožnih sistemih (indirektni sistem) prenaša toploto mešanica vode in

protizamrzovalnega sredstva. Sistem lahko deluje celo leto. Potrošnja sanitarne vode se

segreva posredno preko prenosnika toplote (PT). Tem sistemom moramo dodati varnostni

ventil (VV) ter raztezno posodo (RP). Hranilniki toplote so lahko navpični ali vodoravni,

prenosniki toplote pa spiralni ali dvoplaščni.

Pri eno-krožnem sistemu je potrebno paziti na to, da ga izpraznimo v primeru

nevarnosti zaledenitve. Pri dvokrožnem sistemu za varnost skrbi sredstvo proti zamrzovanju v

primarni zanki. Slabost predstavlja potrebna uporaba dodatnega toplotnega izmenjevalca. Pri

termosifonskem sistemu medij (voda) kroži zaradi razlike v gostoti, saj segrevanje medija

zmanjša njegovo gostoto, kar povzroči dviganje segretega medija. Istočasno doteka hladnejši

medij, ki se ponovno segreva v SSE – krogotok se sklene in cikel se ponovno začne. Hranilnik

toplote ali toplotni izmenjevalec morata zato vedno ležati na najvišjem mestu v sistemu, saj s

tem dosežemo optimalen prenos toplote. Slika 4.3 prikazuje primer termosifonskega SSE.

Slika 4.3: Primer termosifonskega sistema

(Vir: APE, 2006 [10])


- 21 -

Prednosti:

• Manjši investicijski stroški.

• Enostavna montaža.

• Možna samogradnja.

• Sistem ne potrebuje električne energije.

• Ni stroškov vzdrževanja.

• Pri skladiščenju je potrebno malo prostora.

• Neproblematična popolna izpraznitev SSE.

Slabosti:

• Potrebna je višja statična nosilnost strešne konstrukcije oz. najvišjega nadstropja

zaradi hranilnika toplote.

• Hranilnik toplote mora biti postavljen nad SSE (potreben prostor).

• Termično je sistem počasnejši.

• Kratkovalovno sevanje skorajda ni izrabljeno.

4.2.2 Sistem s prisilnim obtokom Sistemi s prisilnim obtokom imajo, za razliko od sistemov z naravnim kroženjem,

vgrajeno črpalko s katerim medij prečrpavamo. Ta je potrebna, ker se SSE največkrat nahaja

na najvišji točki naprave, hranilnik toplote pa v kotlovnici, ki je običajno locirana v pritličju ali

kleti stavbe. Kroženje medija zaradi razlike v gostoti tako ni več možno in je torej za to potrebno

uporabiti črpalko. Regulator vklaplja in izklaplja črpalko v odvisnosti od temperature tekočine

na izstopu iz SSE, ter v odvisnosti od temperature vode v hranilniku toplote. V zimskem času

pri nas ne moremo segreti vode do zahtevane temperature, zato jo dogrevamo z vročo vodo iz

ogrevalnega sistema ali z električnim grelnikom.

• Izkoristek sistema s prisilnim obtokom je za naše zemljepisne dolžine precej višji kot

pri sistemu z naravnim kroženjem.

• V večini primerov ni prostora za namestitev hranilnika toplote višje od SSE.

• V hranilnik toplote je povezano dodatno gretje ali pa hranilnik toplote predstavlja

osrednji element celotnega ogrevalnega sistema, zaradi česar naj bi bil celoten sistem

v enem prostoru.

4.3 Najpomembnejši deli sistema za pripravo tople vode s sprejemniki

sončne energije (SSE)

Gre za pripravo sanitarne tople vode z dodatnim ogrevanjem preko kotla.


- 22 -

4.3.1 Sprejemniki sončne energije Osnovna naloga SSE je pretvoriti sončno sevanje v toploto in jo predati tekočini, ki teče

skozi SSE. Del sončnega sevanja se absorbira in odbije že na pokrovu. Tudi na absorberju se

del sončnega sevanja odbije, preostali del se pretvori v toploto. Vroči absorber pa oddaja z

različnimi mehanizmi prenosa toploto v hladnejšo okolico. Torej je toplota, ki jo sprejme

nosilec toplote enaka razliki med absorbiranim sevanjem in toplotnimi izgubami.

Sončni žarki vpadejo na prozoren pokrov sprejemnika. Del žarkov se od pokrova odbije,

del pa se odbije od absorberja in sprejemnik zapusti preko pokrova. Tisti del sevanja, ki ga je

sprejel absorber (kratkovalovno sevanje) se pretvori v toploto. Deloma se to sevanje odda v

obliki dolgovalovnega sevanja. Dodatne toplotne izgube nastanejo zaradi zračnih tokov v

sprejemniku (konvekcija) in na hrbtni strani absorberja, zaradi česar je potrebno sprejemnik

na hrbtni strani in ob straneh dobro toplotno zaščititi.

Slika 4.4: Energijski tok pri ploščatem SSE

(Vir: APE, 2006 [10])

Ploščati SSE in vakuumski cevni SSE imajo nekoliko manjši optični izkoristek od

bazenskih absorberjev. Vzrok temu so odsevne izgube zaradi steklenega pokrova. Sicer pa

ploščati in tudi cevni vakuumski SSE pri višjih temperaturnih razlikah delujejo pri precej

višjih izkoristkih kot bazenski absorberji.

Najpoložnejšo krivuljo izkoristka imajo cevni vakuumski SSE, ker zaradi vakuuma

odpadejo toplotne izgube zaradi konvekcije (zračni tok znotraj sprejemnika). Tovrstne

sprejemnike lahko uporabimo tudi za proizvodnjo procesne toplote, saj tudi pri višjih

temperaturnih razlikah med sprejemnikom in okolico delujejo z zelo visokim izkoristkom.

Ploščati SSE

SSE je sestavljen je iz ohišja (pločevina ali les), zapolnjenega s toplotno izolacijo.

Nanjo je položen absorber, vse skupaj pa pokriva steklena plošča. Iz vmesnega prostora med


- 23 -

absorpcijsko površino in steklenim pokrovom je možno odstraniti zrak. V tem primeru

govorimo o ploščatem vakuumskem sprejemniku. Toplotna izolacija je največkrat iz

mineralne volne, saj lahko v sprejemniku nastanejo tudi precejšnje temperature – deloma tudi

do 200 °C, ki jih mora izolacija zdržati brez škode.

Slika 4.5: Ploščati SSE

(Vir: APE, 2006 [10])

Absorbcijske površine so lahko vgrajene prečno (serpentinasti absorberji z kačasto

zvitimi cevmi) ali vzdolžno (linijski absorberji z vzporednimi cevmi), glej sliko 4.6, obstajajo

pa tudi t.i. »roll-bond« absorberji, kjer cevi ustvarimo s stiskanjem dveh pločevinastih plošč.

Slika 4.6: Serpentinasti in linijski absorber


- 24 -

Absorberji so največkrat iz bakra, aluminija ali jekla. Sprejemniki so pokriti z

varnostnim steklom, ki je lahko prizmično, grobo ali gladko in vsebuje malo železa, kar

pomeni, da je za sončne žarke bolj prepustno od navadnega stekla. Pokrov je zasnovan tako,

da kolikor se da kljubuje tudi toči in zdrži snežno obremenitev.

Da bi lahko določili lastnost SSE, moramo najprej določiti velikost upoštevane

površine. Pri SSE razlikujemo naslednje površine:

• Bruto površina.

• Površina odprtine.

• Površina absorberja.

Vakuumski SSE

Pri vakuumskih SSE je med absorberjem in steklenim pokrovom vakuum. Tako

odpadejo toplotne izgube zaradi konvekcije znotraj sprejemnika. Sprejemnik toploto izgublja

zaradi sevanja, prevoda in morebitnega odseva absorberja. Cevne vakuumske sprejemnike

lahko razdelimo na sprejemnike z neposrednim pretokom in na sprejemnike, ki delujejo po

principu toplotne cevi. Pri SSE z neposrednim pretokom prenosni medij teče od razdelilnika do

konca cevi, toploto jemlje od v vakuumu ležečega absorberja in ponovno odteka v zbiralnik.

Prednost tovrstnih sprejemnikov je, da določen minimalen nagib ni potreben.

Pri sprejemnikih, ki delujejo po principu toplotne cevi je v cevi tekočina, (največkrat

alkohol), ki se uparja pri nižji temperaturi kot npr. voda. Para se v cevi dviguje do zgornjega

roba, kjer je vgrajen manjši toplotni izmenjevalnik. Na njem (= kondenzator) se para utekočini

in toploto posredno preda mediju. Tekočina steče navzdol, se ponovno segreje, upari in cikel

se ponovi. Za kroženje medija je potreben minimalen nagib sprejemnika 30°. Slika 4.5

prikazuje suho povezavo, pri kateri kondenzator in prenosni medij nista neposredno povezana,

kondenzator nalega na zbirno cev (kovinski spoj). Pri t.i. mokri povezavi pa sega toplotni

izmenjevalnik v zbirno cev, neposredno pa ga obliva prenosni medij, ki odvaja toploto (glej

sliko 4.6).


- 25 -

Slika 4.7: Vakumski SSE (Vir: APE, 2006 [10])

4.3.2 Nosilec toplote - toplotni medij

Splošno

Nosilec toplote prevzame toploto od absorberja in jo prenese do toplotnega prenosnika.

Kot toplotni medij se najbolje obnese navadna voda, saj je na voljo tako rekoč brez omejitev,

je okolju prijazna, neškodljiva, poceni in ima zelo visoko specifično toploto (cp pri 50 °C je

4,17 kJ/kgK). SSE delujejo v večini primerov tudi pozimi, zato je potrebno vodi dodati

sredstvo proti zmrzovanju, da ne pride do poškodbe SSE. Največkrat vodi primešamo glikol

(npr. propilenglikol ali etilenglikol). Z uporabo mešanice se poviša tudi viskoznost

tekočinskega medija, s čimer se pri enakem volumskem pretoku in enakih dimenzijah cevi

povečajo tlačne izgube.

Sredstva proti zmrzovanju na propilenskoglikolni osnovi, ki jih uporabljamo v

novejšem času, ščitijo naprave tudi pred korozijo, saj vsebujejo korozijske inhibitorje.

4.3.3 Toplotni hranilnik Hranilnik toplote (HT) je neobhoden element vsakega solarnega sistema, saj je potreben

zaradi:

• Spremenljivosti vira sončnega sevanja preko dneva in leta.

• Časovne neusklajenosti med proizvodnjo toplote s SSE ter porabo toplote za pripravo

tople sanitarne vode ali ogrevanja.


- 26 -

V HT shranimo toploto proizvedeno s SSE za čas, ko jo potrebujemo. Toploto

shranjujemo v obliki povečane notranje energije (temperature). Te hranilnike imenujemo

senzibilni hranilniki toplote. Najpogosteje se uporablja vodo, zemljo ali kamenje. To so

naravne, cenene in okolju popolnoma neškodljive snovi. Druga možnost je, da toploto

shranimo tudi v latentnih hranilnikih toplote, s spremembo agregatnega stanja snovi običajno

trdno - tekoče. Ob fazni spremembi je temperatura praktično konstantna. V tem primeru se

najpogosteje uporabljajo solni hidrati ali parafini.

HT v solarnih sistemih za pripravo tople sanitarne vode morajo izpolnjevati zahteve

glede varnosti, protikorozijske zaščite in kvalitete pitne vode. Pri vodnih hranilnikih toplote je

posebno pomembna dolga življenjska doba, zato jih gradimo iz nerjavnih materialov ali

njihovo notranjost prevlečemo s premazi, ki preprečujejo rjavenje (npr. emajliranje).

Emajlirani HT morajo imeti katodno zaščito (magnezijeva anoda), kjer morebitna porozna ali

poškodovana mesta zapolni vodni kamen.

Temperature med 40 in 55°C, ki so običajne v HT, so najprimernejše temperature za

razvoj Legionele (poznamo jih 35 vrst, vsaj 17 pa je nevarnih za zdravje). Zato je potrebno

segrevanje vode nad 60 °C enkrat na teden, kjer se bakterije uničijo. Potrebno je pregrevanje

HT enkrat tedensko in prav tako tudi cirkulacijskega voda.

HT v grobem ločimo na način kako jih polnimo oz. praznimo (aktivni in pasivni

toplotni hranilniki) in na čas hranjenja toplote (kratko/dolgotrajno shranjevanje). Aktivne

hranilnike polnimo oz. praznimo regulirano, medtem ko se pri pasivnih to dogaja z naravnim

pretokom. Hranilniki za dolgotrajno (sezonsko) shranjevanje toplote se zaenkrat vgrajujejo še

razmeroma redko, največkrat gre za kratkotrajne hranilnike, ki toploto shranijo za nekaj ur ali

dni.

Temperaturna porazdelitev

V HT se najpogosteje istočasno nahajajo hladna, topla in vroča voda. Zaradi različne

gostote vode pri različnih temperaturah pride do tvorjenja v plasti. Hladna spodnja vodna plast

zagotavlja, da bo sprejemnik deloval z dobrim izkoristkom tudi pri slabi osončenosti in na

nizkem temperaturnem nivoju. Ta plast je tem bolj izrazita, kolikor bolj je hranilnik visok in

vitek. Priporočljivo razmerje med višino in premerom je od 2:1 do 4:1. Ležečih hranilnikov

naj ne bi uporabljali v povezavi s SSE.


- 27 -

Hranilniki sanitarne vode

Pri sistemih z neposrednim ogrevanjem pitne vode s pomočjo SSE je v uporabi

hranilnik toplote za celoten volumen. Pri izvedbah s HT pa služijo ti le kot pripravljalni

hranilnik za zagotavljanje tople vode.

Slika 4.8: Bojler sanitarne tople vode z dvema notranjima toplotnima izmenjevalcema

(Vir: Viessmann, [30])

Hranilniki procesne vode

Hranilniki energije so napolnjeni s toplo vodo. Toplota, ki je shranjena v njih se lahko

prenaša na sanitarno vodo. Prenaša se neposredno v ogrevalni sistem ali pa posredno preko

toplotnega prenosnika. Njihova prednost v primerjavi z običajnimi bojlerji za toplo sanitarno

vodo je, da jih ni potrebno zaščititi pred korozijo in so zato cenejši. Zraven tega se lahko voda

segreje do 90ºC. Pri predpripravljeni ogreti vodi ni nevarnosti izločanja vodnega kamna. Tako

je možno v hranilnik pri enakem volumnu shraniti več energije. Pri zaprtih sistemih z

nadtlakom v hranilniku toplote največkrat uporabljamo jeklene hranilnike (Fe 360). Tovrstne

hranilnike lahko uporabljamo brez dodatne protikorozijske zaščite, ker sistem napolnimo

samo enkrat in nadtlak preprečuje vdor svežega kisika. Pri odprtih/breztlačnih sistemih zaradi

nevarnosti korozije uporabljamo predvsem hranilnike iz umetnih mas.


- 28 -

Slika 4.9: Jeklen hranilnik toplote

(Vir: Kob, [25])

4.4 SSE za pripravo tople sanitarne vode

Toplo vodo običajno pripravljamo s pomočjo električne energije, kurilnega olja, plina, z

daljinskim ogrevanjem ali biomaso. Če za pripravo tople vode poleti uporabljamo kotel za

ogrevanje, le-ta deluje še s posebej slabim izkoristkom. Zaradi tega je za mesece, ko

ogrevanje prostorov ni potrebno, uporaba SSE veliko gospodarnejša in okolju prijaznejša

izbira.

Energijska ponudba sonca zadostuje za 80 do 100 % pokritje potreb za pripravo tople

vode. V prehodnem času in pozimi zadostuje predgretje sanitarne vode, to pomeni, da je

potrebno hladno vodo s kotlom ali električnim grelnikom segreti le še za majhno

temperaturno razliko. Ob sončnih dneh lahko tudi pozimi dosežemo potrebno temperaturo

vode 30 do 60 °C zgolj z uporabo SSE. Prihranek energije je tako še občutnejši (Vir: APE,

2006 [10]).


- 29 -

J F M A M J J A S O N D

meseci

po

vp

rečn

a m

esečn

a p

ora

ba

J F M A M J J A S O N D

meseci

po

vp

rečn

a m

esečn

a p

ora

ba

Slika 4.10: Gibanje porabe sanitarne vode

(Vir: Može, [15])

A – poraba za dimenzioniranje površine kolektorjev

Veliki solarni sistemi so tisti z več kot 30 m2 kolektorske površine in z akumulatorjem

toplote večjim kot 3000 l. Pri projektiranju velikih solarnih sistemov je potrebno previdneje

planirati porabo.

Slika 4.11: Shematski prikaz velikega solarnega sistema

(Vir: Može, [15])

Polnilni krog

Sončni kolektorji spremenijo sončno energijo v toploto in jo preko ploščnih toplotnih

prenosnikov oddajo v vmesni HT. Sistemi z enim vročevodnim vmesnim HT skrbjo za

razslojevanje toplote s polnjenjem v cone.


- 30 -

Odjemni krog

Pred ogrevalnikom sanitarne vode je priključen predgrevalnik sanitarne vode, skozi

katerega se pretaka sveža sanitarna voda. Zaradi medsebojne temperaturne razlike svežo vodo

segrevamo. Segrevamo jo preko toplotnega prenosnika s toploto skladiščeno v vmesnem

hranilniku toplote.

Dobro energetsko izkoriščenost volumna vmesnega HT in visok izkoristek kolektorjev

dobimo z majhno temperaturno razliko med:

• Predgrevalnikom sanitarne vode in vmesnim hranilnikom toplote.

• Vmesnim hranilnikom toplote in temperaturo v polnilnem krogu.

Odvisno od profila porabe tople vode se spreminjata površina SSE in prostornina

hranilnika tople vode. Energija se od SSE do hranilnika prenaša s pomočjo črpalke. Tam se s

pomočjo toplotnega prenosnika prenese na vodo v hranilniku. Voda se stalno segreva,

temperatura vode pa narašča počasi. Sanitarna voda doseže potrebno temperaturo šele po

daljšem času delovanja SSE. Izjemo predstavlja največkrat s kotlom segreta prostornina

ogrevalnika sanitarne vode. S to količino tople vode poskrbimo, da je vedno na voljo dovolj

vode z zahtevano temperaturo.

4.4.1 Načrtovanje solarnih sistemov Pri določanju najpomembnejših dimenzij sistema (prostornina hranilnika, površina SSE)

je potrebno upoštevati naslednji vrstni red:

• Določitev dnevnih potreb po topli sanitarni vodi (temperatura 50°C).

• Izračun prostornine hranilnika tople sanitarne vode.

• Določitev potrebne površine sprejemnikov sončne energije.

Pri načrtovanju solarnih sistemov uporabljamo orodja, ki se delijo na tri skupine:

• Nenapisana pravila, ki so nastala na podlagi dolgoletnih izkušenj, najpogostejših

izvedb solarnih sistemov ter priporočila izvajalcev.

• Nomogrami, se uporabljajo glede na namembnost solarnega sistema in so običajno

vezani na posameznega proizvajalca SSE.

• Računalniška orodja in programi, ki jih delimo na:

o Inženirska orodja, kjer se uporabljajo mesečne metode sončnega obsevanja.

o Simulacijske programe, kjer se preračunava in analizira delovanje solarnega

sistema na posamezno uro. Z njimi se na primer lahko preveri možnost

pregrevanja ter delovanje v poletnem obdobju.


- 31 -

Solarna pokritost

Solarna pokritost je razmerje med energijo, ki jo dobimo s sončnimi kolektorji in

potrebno energijo za segrevanje celotne količine sanitarne vode skozi vse leto. Absorpcijsko

površino kolektorjev v nadaljevanju imenujemo kolektorska površina. Sistem mora biti

dimenzioniran tako, da poleti ob zmanjšani porabi sanitarne vode zaradi dopustov nimamo

toplotnih presežkov. S tem preprečimo pregrevanje kolektorjev oziroma vretje v njih.

Višja kot je solarna pokritost:

• Višja je srednja temperatura kolektorjev.

• Manjši je izkoristek kolektorjev.

• Krajši je čas obratovanja kolektorjev.

• Daljši je čas stagnacije.

Stopnja pokritosti velikih solarnih sistemov za ogrevanje sanitarne vode, ki so

optimirani glede na doprinos na kvadratni meter površine kolektorja, je med 30 in 40%.

350 400 450 500 550

20%

30%

40%

50%

60%

So

larn

a p

okri

tost

v %

Večstanovanjske hiše

Enodružinske hiše

350 400 450 500 550

20%

30%

40%

50%

60%

So

larn

a p

okri

tost

v %

350 400 450 500 550

20%

30%

40%

50%

60%

So

larn

a p

okri

tost

v %

Večstanovanjske hiše

Enodružinske hiše

Doprinos na m2 kolektorja [kWh/m2]

Slika 4.12: Solarna pokritost (Vir: Može, [15])


- 32 -

Računalniška orodja in programi

Večina računalniških orodij je primerna predvsem za izbor solarnih sistemov za

pripravo tople sanitarne vode, kjer se določi delež toplote, ki ga zagotovi solarni sistem (f

chart), za izbrano povprečno dnevno porabo tople vode na podlagi mesečnih vrednosti

meteoroloških parametrov. Potrebno je tako definirati porabo tople vode, temperaturo tople in

hladne vode, poznati meteorološke podatke (sončno obsevanje) ter temperaturo okolice.

Računalniška orodja in programi se uporabljajo ponavadi le za izbor potrebnega števila SSE

in HT.

V nadaljevanju so predstavljeni dostopni računalniški programi za dimenzioniranje

solarnih sistemov.

Računalniški program – sIMPly (www.impklimat.si)

Računalniški program sIMPly je brezplačen računalniški program razvit v sodelovanju

med podjetjem IMP Klimat in Fakulteto za strojništvo v Ljubljani.

Računalniški program je namenjen izračunu velikosti solarnih sistemov za pripravo

tople sanitarne vode in izboru nekaterih ostalih komponent solarnega sistema. Na podlagi

izbora kraja v Sloveniji, modela SSE proizvajalca IMP, orientacije in naklona SSE, števila

ljudi in dnevne porabe, program določi potrebno število SSE, volumen HT, premer cevi,

obtočno črpalko in ekspanzijsko posodo. Na podlagi teh priporočenih vrednost izračuna še

solarne dobitke, potrebno dogrevanje, ceno solarnega sistema ter letne prihranke. Sistem je

optimiran, ko je pokritje potreb od 65% do 70% na letnem nivoju, poleti pa večje od 90%.

Računalniški program – RETScreen (www.retscreen.net)

Računalniški program za izračun solarnih sistemov za pripravo tople sanitarne vode in

solarnih sistemov za ogrevanje bazenov. Narejen je v okolju MS Excel, preračun pa je delno

voden z macro-ji. Program vsebuje bazo meteoroloških parametrov, povprečno dnevno

sončno obsevanje in temperaturo okolice. Za Slovenijo so na razpolago podatki za Ljubljano,

Brnik, Maribor, Lisco in Portorož, možno pa je vnesti lastne podatke za poljuben kraj.


- 33 -

Računalniški program – GetSolar (www.getsolar.de)

GetSolar je računalniški program za preračun različno zasnovanih solarnih sistemov za

pripravo tople sanitarne vode in ogrevanje stavb. Je bolj kompleksen od prejšnjih, generira pa

tudi urne postavke s posebnim potekom preračuna. Demo verzija deluje v polnem obsegu z

določenimi omejitvami. Program omogoča preračun različno zasnovanih solarnih sistemov za

pripravo tople sanitarne vode in ogrevanje stavb.

Računalniški program – TRNSYS (http://sel.me.wisc.edu/trnsys/)

TRNSYS je bolj kompleksno orodje oziroma simulacijski program. Solarni sistem

sestavimo po posameznih komponentah: SSE, HT, cevi, izolacija, regulacijska enota, … in

izberemo elemente po posameznih karakteristikah in meteorološke podatke. (Vir: APE, 2006

[10])

Računalniški program – T*SOL (http://www.solardesign.co.uk/tsol.htm)

Program nam omogoča izbiro različnih kombinacij sistemov za pripravo tople vode in

podporo ogrevanju. Paket simulira urno delovanje celotnega sistema skozi vse leto. Določiti

mu moramo najbližjo mesto postavitve iz nabora krajev. Lahko vnesemo tudi svoje podatke.

Izbranemu sistemu določimo karakteristike posameznih elementov.


- 34 -


- 35 -

5 Plinski pretočni grelnik za ogrevanje sanitarne vode

To so kompaktni zidni grelniki, namenjeni samo za ogrevanje sanitarne vode. Vodo

ogrevajo po pretočnem principu, torej v trenutku, ko uporabnik odpre sanitarno armaturo. Zato

jih postavimo čim bližje sanitarni armaturi oziroma porabnikom. Idealno mesto je kuhinja ali

kopalnica.

Opremljeni so s posebno regulacijo, ki omogoča konstantno iztočno temperaturo

sanitarne vode, ne glede na količino le-te. Njihova slabost je, da v določenem času lahko

segrejejo le omejeno količino vode. Zato so sodobne izvedbe opremljene z manjšimi

hranilniki toplote. Tovrstni grelniki vode imajo vgrajen atmosferski gorilnik in so temu

primerno tihi. Možna je regulacija ogrevalnega sistema, ki je krmiljena v odvisnosti od zunanje

in / ali notranje temperature zraka (Vir: Butala, 1999 [9]).

5.1 Vrste plinskih trošil, njihova namestitev, dovod zraka in odvod dimnih

plinov

Z oznako plinska trošila označujemo naprave z odvodom dimnih plinov po dimnovodni

napeljavi na prosto, kot tudi tiste brez dimnovodne napeljave. Namestitev trošil v prostore

pogojujejo navodila proizvajalca ter tehniški predpisi. Ti predpisi se pri nas uporabljajo tako

za projektiranje, izdelavo, predelavo in vzdrževanje plinske instalacije.

Naprave ločujemo tudi glede načina dovoda zraka ter načina odvoda dimnih plinov. Za

zgorevanje plina moramo dovesti zadostno količino zraka, kar lahko omogočimo:

• Preko odprtin v prostoru, kjer je trošilo vgrajeno.

• Preko odprtin v povezavi s sosednjim prostorom.

• Direktno iz okolice.

Vrsta A

Predstavljajo jo plinska trošila brez dimnovodne napeljave, ki zajemajo zrak iz prostora,

kjer je naprava nameščena. Naprave so lahko brez ventilatorja ali pa ga imajo pred ali za

plinskim gorilnikom. Primeri teh naprav so plinski štedilnik ali kuhalnik ter vgradna plinska

pečica.

Za te plinske naprave (Slika 5.1) z največjo skupno nazivno močjo 11kW velja, da

morajo biti vgrajena v prostorih z večjo prostornino od 20 m3 ter da imajo vsaj ena vrata ali

okno na prosto. Nameščene morajo biti ob upoštevanju varnostnih odmikov od gorljivih

materialov in nosilnih gradbenih konstrukcij.


- 36 -

Slika 5.1: Trošilo vrste A

(Vir: Praznik, [14])

Vrsta B

V tej vrsti trošil so naprave, ki imajo dimnovodno napeljavo, zrak pa zajemajo iz

prostora vgradnje trošila ter so tako od njega odvisna (Slika 5.4 – A). Takšna plinska kurišča

lahko imajo vgrajeno varovalo vleka ali pa so brez njega, prav tako pa je lahko vgrajen

ventilator pred ali za gorilnikom.

Trošila tega tipa so lahko nameščena v prostorih z najmanj enimi vrati ali oknom na

prosto in skupno prostornino najmanj 4 m3 na 1 kW skupne nazivne moči naprave, ki obenem

ne sme presegati vrednosti 35 kW. Pri napravah z varovalom vleka bi lahko zaradi neugodnih

razmer v dimnovodni napeljavi prišlo do kratkotrajnega vračanja dimnih plinov v prostor.

Zato je kot varnostni kriterij potrebno upoštevati minimalno razmerje moči naprave in

prostornine prostora 1 m3 na 1 kW, ob katerem je zagotovljena sprejemljiva koncentracija

dimnega plina v prostoru (Slika 5.2).

Naprava lahko zajema potreben zrak za zgorevanje tudi preko kanala iz sosednjega

prostora (Slika 5.3) ali pa preko prezračevalne rešetke za dovod zunanjega zraka, kjer mora

biti prosti presek rešetke večji od 150 cm2.

Slika 5.2: Trošilo vrste B – varnostno razmerje



- 37 -

Slika 5.3: Trošilo vrste B – zajem zraka preko rešetke ali kanala


Vrsta C

Zadnjo vrsto plinskih trošil predstavljajo naprave z dimnovodno napeljavo, ki zajemajo

zrak za zgorevanje zunaj prostora oziroma na prostem, ter tako delujejo neodvisno od prostora

vgradnje. Ventilator je lahko vgrajen v napravo. Vrste naprav se ločujejo glede na dovod

zraka in odvod dimnih plinov.

V primeru vodoravnega dovoda in odvoda (Slika 5.4 – B) najpogosteje srečujemo

naprave s koaksialnim fasadnim priključkom. Takšno vgrajevanje omejuje najvišja nazivna

moč naprave: v primeru naprave brez ventilatorja 7 kW za ogrevanje in 28 kW za pripravo

tople vode, ob vgrajenem ventilatorju pa 11 kW za ogrevanje in 28 kW za pripravo tople

vode. Pri odvodu plinov je prav tako potrebno zagotoviti predpisane varnostne odmike

fasadnega priključka glede na bližnje okenske odprtine (Slika 5.5).

V primeru navpičnega dovoda in odvoda (Slika 5.4 – C) vgrajujemo ventilatorske

naprave z največjo močjo 50 kW, ki se lahko nahajajo na podstrešju ali v kateri izmed nižjih

etaž. Zunanji del dimnovodne napeljave mora izpolnjevati pogoj minimalne višine nad strešno

konstrukcijo, mesto preboja pa mora zagotavljati potreben odmik od strešnih oken.

Slika 5.4: Dovod zgorevalnega zraka in odvod dimnih plinov iz plinskih trošil



- 38 -

V praksi se za ventilatorske naprave pojavlja tudi dovod zraka in odvod dimnih plinov

preko sistema »LAS« (Luft Abgas System). Takšen sistem omogoča hkratno priključitev več

plinskih naprav in neodvisno delovanje od prostora vgrajene naprave. Pri obstoječih stavbah

je najpogostejša izvedba s povezavo dveh sosednjih tuljav, ki zagotavljata skupni dovod

svežega zraka in odvod dimnih plinov. V novogradnjah pa se izvaja sistem s koaksialno

tuljavo (Slika 5.4 – D), katero sestavljamo iz predfabriciranih elementov (Vir: Praznik, [14]).

Slika 5.5: Minimalni fasadni odmiki od okenskih odprtin


Funkcionalni opis plinskega trošila s prisilnim vlekom

Slika 5.6: Trošilo vrste C (Junkers, [17])

1

2

3

4

6

5

7

8 9

10


- 39 -

Preglednica 5.1: Sestavni deli plinsko pretočnega grelnika vode

1 Dovodna cev za plin 6 Dovodna/izpušna cev

2 Gorilnik 7 Ventilator

3 Elektroda za vžig 8 Cev za hladno vodo

4 Nadzor temperature 9 Cev za vročo vodo

5 Toplotni menjalnik 10 Zgorevalna komora

(Junkers, [17])

5.2 Določanje preseka dimnika

Potrebni premer dimniške tuljave pri dimniku je odvisen od:

• Nazivne toplotne moči kurišč.

• Aktivne višine dimnika.

• Števila priključenih kurišč.

Pri enakih nazivnih toplotnih močeh posameznih kurišč se potrebni premer tuljave

določi s tabelami za dimenzioniranje. Pri različnih nazivnih toplotnih močeh kurišč pa se

potrebni premer tuljave določi na osnovi diagramov za dimenzioniranje. V ta namen je

potrebno ugotoviti masne pretoke dimnih plinov posameznih kurišč ter jih sešteti, če pa ni

podatkov, pa jih odčitamo iz tabele 5.2 glede na nazivno toplotno moč kurišča.

Preglednica 5.2: Masni pretok dimnih plinov

Nazivna toplotna moč kurišča Masni pretok dimnih plinov

8 kW 7,0 g/s

11 kW 8,0 g/s

18 kW 13,0 g/s

24 kW 17,0 g/s

25 kW 18,5 g/s

(Vir: Schiedel, [16])

Za aktivno višino dimnika se šteje višinska razlika med priključkom najvišje ležečega

kurišča in vrhom dimnika. Na dimnike sistema Schiedel QUADRO je lahko priključenih do

10 plinskih kurišč (po 4 na etažo). Plinska kurišča morajo ustrezati konstrukciji C3 po

standardu DIN 3368, 5. del (Vir: Schiedel, [16]).


- 40 -

5.3 Hišni priključek in notranja plinska instalacija

Hišni priključek spaja plinsko napeljavo v stavbi z zunanjim, v zemljo vkopanim omrežjem.

Izveden je s padcem proti zunanjemu omrežju. Stavba ima en priključek z izjemo velikih

stavb, ki imajo lahko tudi več priključkov (npr. vsak vhod v stanovanjskih stavbah ima po en

priključek).

Za izvedbo plinskega priključka v stavbo se priporoča izvedba v skladu s standardom

DIN 18012, kjer je predviden poseben prostor za vse hišne priključke (vodovod, plin,

kanalizacijo itn.).

Hišni priključek se zaključuje z glavnim zapornim organom (ventilom). Glavni zaporni

ventil je lahko v:

• Fasadni omarici zunaj objekta.

• V kleti.

• Pri vhodu ali na stopnišču.

• V stenski omarici v objektu.

Glavni zaporni ventil za plinsko napeljavo mora biti vedno dostopen. Če je nameščen v

objektu, mora prenesti povišano toplotno obremenitev do 650 °C.

Če je premer hišnega priključka večji od 80 mm, prav tako velja tudi za vse priključke javnih

stavb, ne glede na dimenzijo priključka, mora biti vgrajen dodatni plinski zaporni organ na

priključku pred stavbo.

Sestavni del hišne napeljave je varnostni zaporni ventil, ki avtomatsko zapre pretok plina,

kadar se njegov tlak razlikuje od nastavljene vrednosti. Tako zagotavljamo delovni tlak v

plinskem gorilniku.

V stavbi polagamo plinske cevi vodoravno in navpično na stene in na stropove,

spremembe smeri izvedemo z loki. Cevi potekajo praviloma nad ometom, izjemoma v

kinetah. Notranje cevi plinske instalacije, ki so pod tlakom, višjim od 100 mbar, morajo biti

nad ometom. Kinete, v katerih potekajo cevi, morajo biti prezračevalne. Cevi so lahko jeklene

ali bakrene in ne smejo biti nameščene na požarnih stopniščih.

Vse plinske cevi so pobarvane z rumeno barvo (Vir: Butala, 1999 [9]).


- 41 -

6 Električni grelnik vode

Čeprav velja priprava tople sanitarne vode v električnih grelnikih že skoraj za

nesodobno, pa je zaradi nekaterih razlogov še vedno zanimiva in včasih edina mogoča izbira.

Ogrevanje vode z električnimi grelniki pa je glede na investicijski vložek in življenjsko dobo

aparata, ki je ob primernem vzdrževanju zelo dolga, hitro in poceni ter običajno ne zahteva

večjih gradbenih posegov.

Pred odločitvijo za nakup električnega grelnika vode moramo določiti vrsto in lokacije

odjemnih mest in predviditi količino tople vode, ki jo bomo potrebovali. Najprej se moramo

odločiti ali bomo odjemna mesta oskrbovali centralno iz enega grelnika, lokalno po skupinah

ali posamično. Prednost lokalne oskrbe je v tem, da v trenutku, ko odpremo sanitarno

armaturo, iz nje priteče topla voda, medtem ko je pri centralni oskrbi potrebno nanjo nekoliko

počakati. Zaradi tega se za centralno oskrbo odločimo običajno takrat, ko so vsa odjemna

mesta nameščena dovolj blizu.

Pri električnih grelnikih poznamo več principov delovanja. Pretočni grelniki ogrevajo

sproti vso vodo, ki jo porabimo. Njihova velika prednost je, da skoraj nimajo toplotnih izgub,

slabost pa, da imajo običajno velike moči, zato so namenjeni predvsem centralni oskrbi več

odjemnih mest hkrati. Prostornine takšnih grelnikov so od 5 do 150 l.

Netlačni grelniki so namenjeni oskrbi enega odjemnega mesta. Običajno so ti grelniki

prostornine od 5 do 10 l. Pri teh grelnikih moramo biti pozorni pri nabavi prave sanitarne

armature.

Slika 6.1: Električni grelnik vode

(Vir: Gorenje tiki, [21])


- 42 -

Grelniki se med seboj ločijo tudi po načinu vgradnje. Manjši grelniki so običajno na

voljo za podpultno ali nadpultno vgradnjo. Večji grelniki pa so v izvedbah za pokončno

montažo na steno ali ležečo na tla, steno ali strop. Za pravilno delovanje grelnika moramo

izbrati ustrezen tip glede na način montaže.

Pri izbiri ustreznega grelnika naj bo prvo vodilo pri odločitvi za nakup vsekakor cena,

energijska učinkovitost in njihova toplotna zaščita. Ponudba je raznolika, izbiramo lahko med

različnimi oblikami in izvedbami krmiljenja, kjer v ospredje vse bolj vstopa elektronika. Pri

odločitvi naj vsekakor pomaga strokovnjak, strokovno usposobljena oseba pa naj poskrbi za

pravilno vgradnjo grelnika vode.


- 43 -

7 Dinamične metode za ocenjevanje donosnosti investicijskih projektov

7.1 Pojem dinamičnih metod

V nasprotju s statičnimi metodami za presojo uspešnosti naložb upoštevajo dinamične

metode celoten čas izkoriščanja naložb kakor tudi razlike v trenutkih nastopa naložb sredstev

in donosov. Primerljivost med vrednostmi, ki ne nastopajo istočasno, vzpostavljajo dinamične

metode s pomočjo obrestno obrestnega računa z naobrestovanjem ali kapitaliziranjem,

praviloma pa z razobrestovanjem ali diskontiranjem vrednosti iz različnih razdobij na

primerljive vrednosti v istem trenutku naložbe. Ta trenutek je praviloma začetek prvega leta

izkoriščanja naložbe. Obrestna mera v teh izračunih pomeni v bistvu stopnjo donosnosti

vloženih sredstev ali ceno vloženih sredstev.

Iz slabosti statičnih metod za ocenjevanje uspešnosti investicijskih variant izhajata dve

zahtevi in dva problema, ki jih je treba rešiti, in sicer:

• Problem različnega časovnega razporeda investicijskih stroškov in donosov.

• Problem različnega trajanja investicijskih projektov ali problem življenjske dobe

investicij.

Navedena problema zahtevata, da pri ugotavljanju uspešnosti investicij uporabimo

postopek, ki omogoča primerljivost časovno različno razporejenih investicijskih stroškov in

donosov investicije na eni strani in ki upošteva vse donose in vse investicijske stroške na

drugi strani. Pri tem pa je treba tako donose kot tudi investicijske stroške pravilno zajeti v

časovni dimenziji, kar pomeni, da je treba tako donose kot investicijske stroške reducirati na

isti termin. Čeprav je teoretično mogoče izbrati katerikoli termin, na katerega reduciramo vse

ustrezne denarne tokove, se v praksi največ uporablja začetni termin (t.i. začetek tistega

obdobja, ko nastopijo prvi investicijski stroški). Pri uporabi metode sedanje vrednosti

govorimo praviloma o denarnem toku investicije, ki sestoji iz pozitivnega in negativnega

toka. S pozitivnim tokom mislimo donose, z negativnim pa investicijske stroške.

Problem primerljivosti časovno različno razporejenih denarnih tokov investicije

rešujemo s pomočjo metode sedanje vrednosti. Na osnovi te je ekonomska teorija

izoblikovala dve metodi in dva kriterija za sprejemanje investicijskih odločitev, in sicer neto

sedanjo vrednost in notranjo stopnjo donosnosti. Njuna bistvena prednost je, da napravita

časovno različno razporejene donose in investicijske stroške medsebojno primerljive.


- 44 -

7.2 Osnovni podatki o naložbenih možnosti in problemi pri zagotavljanju

podatkov

Poznati moramo značilnosti podatkov, ki jih potrebujemo za pripravo sodil za

odločanje o naložbah.

Naložba kot denarni tok, ki se prične z izdatkom v zvezi s katerim pričakujemo vrsto

kasnejših prejemkov in izdatkov.

• Izhodiščni izdatek I0 se lahko nanaša na:

o Nabavno vrednost delovnih sredstev.

o Nabavno vrednost načrtovanega povečanja zalog materiala.

o Izdatke za raziskave in razvoj, če gre za naložbe v poslovanje.

o Izdatke za nakup delnic.

o Izdatke za nakup obveznic.

o Izdatke za dana posojila v primeru finančnih naložb.

• Čisti denarni tok iz izkoriščanja naložbe R (donos), se lahko smatra kot razlika med

prejemki in izdatki iz tega naslova. Oceno denarnih tokov, ki se nanašajo na

izkoriščanje naložbe, pogosto izpeljemo iz ocene poslovnoizidnih tokov in sicer z

upoštevanjem prihodkov in odhodkov iz te naložbe, ki so povezani s prejemki

oziroma izdatki iz tega naslova.

Za finančne naložbe je značilno, da v tem delu denarnih tokov povzročajo le prejemke,

ki pa niso nujno povezani le s prihodki. Del prejemkov se lahko nanaša tudi na vračilo dela

izposojenega denarja.

Čisti denarni tok = dobiček + amortizacija

Čisti denarni tok = (poslovni izid - obdavčitev) + amortizacija oz odhodki (stroški), ki

niso izdatki.

Amortizacija pa vpliva na znesek ČDT iz izkoriščanja naložbe tudi posredno preko

zneska izdatkov za davek od dobička, saj je ta odvisen tudi od višine obračunane amortizacije

pri ugotavljanju obdavčljivega dobička. Čim večji je znesek te amortizacije, tem manjši je

obdavčljivi poslovni izid, manjši je posledično izdatek za davek na dobiček, s tem pa je večji

ČDT iz poslovanja.

Obenem velja poudariti, da pri opredelitvi čistega denarnega toka iz izkoriščanja

naložbe med izdatki ne upoštevamo izdatkov v zvezi s financiranjem naložbe, saj pri

tradicionalnih pristopih izhajamo iz predpostavke, da je treba ločiti odločanje o naložbah

oziroma investiranju od odločanja o financiranju.


- 45 -

7.3 Določanje ustrezne diskontne stopnje

Diskontna stopnja je poleg življenjske dobe investicije, investicijskih stroškov in

donosov, bistvena komponenta neto sedanje vrednosti. Zato je potrebno diskontno stopnjo

opredeliti in prikazati, katere diskontne stopnje uporabljamo v procesu diskontiranja.

Glede na to, da je uporaba sredstev vedno alternativna, in glede na ekonomsko logično

zahtevo, da morajo finančna sredstva v lastni uporabi prinašati najmanj toliko, kot bi prinašala

v vsaki drugi uporabi, so relevantne le stopnje, po katerih lahko sredstva dobimo

(izposodimo) ali jih posodimo.

Uporaba diskontne stopnje bo predvsem odvisna od načina financiranja investicije. Če

podjetje financira investicijo z izposojenimi (bančnimi) sredstvi, bo kot diskontno stopnjo

uporabila eksplicitni strošek izposojenih sredstev, t.i. izposojilno obrestno mero, ki jo mora

plačati za najeto posojilo. Ugotavljanje izposojilne obrestne mere ni problematično, saj

investitor ve, pri kakšnih izposojilnih pogojih lahko dobi posojilo.

Strošek lastnih finančnih sredstev pa lahko merimo z oportunitetnim stroškom.

Oportunitetni strošek predstavlja stopnjo donosnosti, ki bi jo prinašala najboljša investicijska

varianta.

Podjetja najbolj pogosto financirajo investicije deloma z lastnimi in deloma z

izposojenimi sredstvi. V takem primeru je smiselno, da kot diskontno stopnjo uporabimo

ponderirano aritmetično sredino obrestnih mer, za obe vrsti sredstev. Pri tem bomo za lastna

sredstva upoštevali oportunitetni strošek ali posojilno obrestno mero, za izposojena sredstva

pa izposojilno obrestno mero, ki jo plačamo za izposojena sredstva.

7.4 Metoda neto ( čiste ) sedanje vrednosti ( NSV )

Po tej metodi diskontiramo prihodnje donose in investicijske stroške na sedanjost, na

začetni termin t0, ko nastopijo prvi investicijski stroški. Nato sedanjo vrednost donosov

odštejemo od sedanje vrednosti investicijskih stroškov in dobimo neto (čisto) sedanjo

vrednost.

Obrazec za izračun NSV naložbe je:


- 46 -

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

+++

++

++−

+++

++

+=

N

N

N

N

r

I

r

I

r

II

r

R

r

R

r

RNSV

111111 221

0221

LL (7.1)

( ) ( )t

t

t

t

r

I

r

RNSV

+∑−

+∑=

11 (7.2)

t = 1,2,3··· N

Povsem enak rezultat za neto sedanjo vrednost moramo dobiti v primeru, če namesto

letnih donosov (R) v obrazcu vstavljamo razliko med letnimi prihodki in stroški ali odhodki s

tem, da amortizacije ne upoštevamo. Če letne prihodke označimo s P, letne stroške pa s S,

ugotovimo neto sedanjo vrednost po obrazcu:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

+++

++

++−

+

−++

+

−+

+

−=

N

N

N

NN

r

I

r

I

r

II

r

SP

r

SP

r

SPNSV

111111 221

022211

LL (7.3)

t = 1,2,3··· N

( ) ( )t

t

t

tt

r

I

r

SPNSV

+∑−

+

−∑=

11 (7.4)

NSV - neto sedanja vrednost naložbe

Rt - donos v letu t

Pt - prihodki v letu t

St - stroški v letu t

It - investicijski strošek v letu t

N - življenjska doba naložbe

r - diskontna stopnja

Zgornja enačba (7.4) velja za t.i. kompleksno naložbo. Za konvencionalno naložbo

nastopi investicijski strošek samo enkrat t.i. na začetku prvega obdobja t.i. v trenutku t = 0,

odpadejo v zgornji enačbi investicijski stroški po prvem obdobju.

Obrazec za konvencionalno naložbo je:


- 47 -

( ) ( ) ( ) 0221

111I

r

R

r

R

r

RNSV

N

N −+

+++

++

= L (7.5)

Višina NSV je zelo odvisna od izbrane diskontne stopnje. Zato moramo diskontno

stopnjo "r" določiti zelo skrbno. Pri določanju diskontne stopnje lahko vzamemo za

primerjavo donose drugih strategij in obrestne mere bank ali posojilodajalcev (Vir: Harnik,

2004 [4]).


- 48 -


- 49 -

8 Preračun in stroškovna analiza

Toplota potrebna za segrevanje 19.200 litrov sanitarne vode iz 10°C na 50°C vsak dan.

tcVtcmQ psku ∆⋅⋅⋅=∆⋅⋅= ρ (8.1)

kWhJQ danračpot 31,888376.915.197.3)1050(25,41922,1925,993.. ⇒=−⋅⋅⋅= (8.2)

Toplotne izgube se pojavljajo v akumulatorjih toplote in v ceveh tople sanitarne vode.

Vendar so to izgube samo poleti, izven kurilne sezone. Toplota, ki se tako izgubi, ne gre v

ozračje, vendar se z njo ogreva stavba. Oba sistema z lokalno pripravi tople sanitarne vode

morata pokriti približno enake toplotne izgube zato ocenimo, da predstavljajo izgube 1,33%

potrebne toplote na dan. Z upoštevanjem izgub sistema dobimo dnevno porabo energije:

kWhQ danpot 900. =

Na leto

kWhQQ danpotletopot 500.328365__ =⋅= (8.3)

letopotQ _ [kWh] - letna poraba toplote

danpotQ _ [kWh] - dnevna poraba toplote

m [kg] - masa

c [J/kgK] - specifična toplotna kapaciteta

skuV•



- 50 -

8.1 Naprava za vračanje energije iz odpadne vode

Pri dimenzioniranju naprave za vračanje energije odpadne vode je odločujoča količina

odpadne tople vode. Količina odpadne tople vode je enaka oziroma večja od količine

porabljene sveže sanitarne vode.

danlitrovV sku /200.19=•

Predvidimo, da bo toplotna črpalka delovala 24 ur na dan. Dobljeno količino tople

odpadne vode delimo s predvidenim časom delovanja. Daljši kot je čas delovanja, nižja je

potrebna moč toplotne črpalke in s tem povezana cena. Problem se pokaže pri neenakomerni

porabi sanitarne vode in posledično neenakomerni razpoložljivosti odpadne tople vode. Ta

problem rešimo z zbiralnikom odpadne vode. Velikost toplotne črpalke definira količina

odpadne vode in predviden čas delovanja toplotne črpalke.

Količina, ki jo mora predelati toplotna črpalka v eni uri.

urolitrovVV skupniuro /80024/ ==••

(8.4)

uroV•

[l/uro] - povprečna urna poraba sanitarne vode

Na osnovi dobljene vrednosti v katalogu proizvajalca izberem ustrezno velikost naprave

za vračanje energije odpadne vode.

Izberem tip AquaCond 44.08.01 z naslednjimi karakteristikami:

Ogrodje naprave je izdelano iz jeklenih pocinkanih profilov brez toplotnih mostov.

Naprava ima vgrajene dušilce vibracij, postavljene na pomična podnožja. Rekuperator -

dvocevni prenosnik je izdelan iz segmentov, ki se odpirajo za morebitne potrebe čiščenja.

Hladilno sredstvo v toplotni črpalki je R 407 c. Toplotna črpalka je montirana na dušilnik

vibracij. Cevovodi na strani odpadne vode so iz PVC - a, cevovodi sveže vode pa so iz Cu ali

PVC.

Krmilno regulacijska oprema je vgrajena v sami napravi, vključno z opremo za

regulacijo toplotne črpalke v odvisnosti od temperature vode, opremo za kontrolo pretokov in

kontrolo parametrov hladilnega kroga. Material toplotnih prenosnikov je Cu pri normalni

odpadni vodi, in Cu - Ni 10 Fe pri agresivni bazenski odpadni vodi (Vir: Grobovšek, [13]).


- 51 -

Preglednica 8.1: Lastnosti NVEOV

Maksimalna pretočna količina na primarni in sekundarni strani

m3/h 0,8

Grelna moč1) kW 25

Potrebna moč kompresorja1) kW 1,8

Kombinirano grelno število2) 10,8

(Vir: Menerga, [28]) 1) Pri temperaturi odpadne vode 28°C in temperaturi sveže vode 10°C (moč pri drugih

temperaturah po dogovoru) 2) Porabljena moč vključno s črpalko tople sanitarne vode in eksterna črpalka odpadne

vode.

Kot je razvidno iz tabele ima NVEOV stalno toplotno moč 25kW, kar na letni ravni

pomeni:

kWhdniurPQ NVEOVletnoNVEOV 000.21936524_ =⋅⋅= (8.5)

letnoNVEOVQ _ [kWh] - toplota, ki jo proizvede NVEOV letno

NVEOVP [kW] - moč NVEOV

Razliko med potrebno energijo za ogrevanje sanitarne vode in energijo pridobljeno s

pomočjo naprave za vračanje energije iz odpadne vode zagotavljamo s plinskim

kondenzacijskim kotlom velikosti 54,4 kW. Temperature med 40 in 55°C, ki so običajne v

HT, so najprimernejše temperature za razvoj Legionele (poznamo jih 35 vrst, vsaj 17 pa je

nevarnih za zdravje). Zato je potrebno segrevanje vode nad 60°C enkrat na teden, kjer se

bakterije uničijo. Za to predvidimo še en plinski kondenzacijski kotel. Normiran izkoristek

kotla pri sistemu 40/30°C znaša 98 % (Hs) / 109 % (Hi), predpostavim, da je pri sistemu

80/60 znaša vsaj 96 % (Hs) / 107 % (Hi) (Vir: Viessmann, [30]).

S kotlom moramo zagotoviti še manjkajočo energijo.

kWhQQQ letnoNVEOVletopotletokotla 500.109000.219500.328_._ =−=−= (8.6)

letokotlaQ _ [kWh] - toplota, ki jo mora zagotoviti kotel letno


- 52 -


letnoNVEOVQ _ [kWh] - toplota, ki jo proizvede NVEOV letno

Pogodbeno najnižja kurilna vrednost zemeljskega plina znaša 34.076 kJ/m3N (Vir:

Plinarna Maribor, [29]).

Spodnji graf prikazuje časovno spreminjanje količine energije v hranilniku sveže vode v

odvisnosti od porabe energije za ogrevanje sanitarne vode. Nazorno se vidi, da deluje naprava

za vračanje toplote 24 ur dnevno, plinska grelnika vode pa se vključita samo ob večji porabi

sanitarne vode in obratujeta le nekaj ur na dan.

0

50

100

150

200

250

21.0

023

.0001

.0003

.0005

.0007

.0009

.0011

.0013

.0015

.0017

.0019

.0021

.0023

.0001

.0003

.0005

.0007

.0009

.0011

.0013

.0015

.0017

.0019

.0021

.0023

.0001

.0003

.0005

.0007

.0009

.0011

.0013

.0015

.0017

.0019

.0021

.0023

.00

Čas

Sta

nje

HS

V (

kW

h)

0

25

50

75

100

125

Moč

og

rev

an

ja (

kW

)

Energija v HSV (kWh) Porabljena energija (kWh) Kotel (kW) TČ (kW)

Slika 8.1: Časovni prikaz delovanja sistema z NVEOV

Poraba zemeljskega plina na leto znaša:

3_ 568.11 mP

QV

kotlakotla

letnokotla

leto =⋅

=η

(8.7)

letoV [m3] - porabljen plin letno

kotlaP [kW] - moč kotla

kotlaη [1] - izkoristek kotla


- 53 -

Povprečna mesečna poraba je:

3sec 964

12m

VV leto

me == (8.8)

secmeV [m3] - porabljen plin mesečno

Mesečno porabo električne energije dobimo iz grelne moči toplotne črpalke in

kombiniranega grelnega števila ε.

kWQ

P NVEOV

NVEOVel 315,2

.

. ==ε

(8.9)

NVEOVQ

.

[kW] - toplotni tok naprave za vračanje energije iz odpadne vode

NVEOVelP . [kW] - električna moč naprave za vračanje energije iz odpadne vode

8.2 Solarni sistem

Predvidimo, da se lahko poraba tople sanitarne vode zmanjša dnevno za največ 30%

zaradi odsotnosti stanovalcev - dopustov. Ta podatek je pomemben pri dimenzioniranju

solarnega sistema za ogrevanje sanitarne vode.

litrovVV skusku 500.13440.137,0200.197,0min_ ⇒=⋅=⋅= (8.10)

min_skuV•

[l/dan] - najnižja poraba vode na dan

skuV•


Za dimenzioniranje solarnega sistema uporabljamo računalniški program T*SOL. Pri

rokovanju s programom so nam pomagali v podjetju Viessmann, mag. Slavko Može. Najprej

moramo izbrati vrsto sistema izmed ponujenih možnosti. Ker gre v tem primeru za velik

sistem izberemo primer z vmesnim hranilnikom toplote, predgrevalnikom in ogrevalnikom

sanitarne vode. Nato določamo karakteristike posameznih komponent. Mesto postavitve


- 54 -

AA B

L

sistema je Maribor, vendar nam najbližje mesto v naboru mest je bližnji Graz. Sistem mora

biti dimenzioniran tako, da poleti ob zmanjšani porabi sanitarne vode zaradi dopustov

nimamo toplotnih presežkov. Predvidimo 13.500 litrov vode na dan s temperaturo 50°C.

Izberemo 70 ravnih kolektorjev za vodoravno montažo s skupno površino 175,56 m2 in

162,89 m2 absorberske površine.

V primeru vgradnje na ravno površino, je potrebno razdaljo med vrstami SSE izbrati

tako, da opoldansko sonce 21. decembra pade na SSE brez senc. Potrebno razdaljo A in B

določimo iz enačb:

βsin⋅= LH (8.11)

βcos⋅= LA (8.12)

( )αβα tan/sintan/ ⋅== LHB (8.13)

α [°] - vpadni kot sonca

β [°] - naklonski kot kolektorja

H [m] - višina kolektorja

Slika 8.2: Postavitev SSE (Vir: Grobovšek, [12])

Relativni kot med ekvatorsko ravnino in sončnimi žarki imenujemo deklinacija. Ta

znaša ob poletnem solsticiju + 23,45° in zimskem – 23,45°. Višino sonca opoldne v solsticiju

določimo kot razliko med zemljepisno širino kraja in deklinacijo.

αβ β


- 55 -

Za Maribor velja zemljepisna širina 46,5° in višina sonca opoldne 21.decembra 23,05°

(46,5° - 23,45°). Višina sonca za 21. junij je 69,75° (46,5° + 23,45°) (Vir: Grobovšek, [12]).

Vmesni hranilnik toplote mora imeti volumen vsaj 50 litrov na kvadratni meter površine

kolektorjev. V našem primeru volumen vmesnega hranilnika znaša 12.000 litrov vode.

Medtem ko sta predgrevalnik in ogrevalnik sanitarne vode enakega volumna 1.000 litrov. V

primeru večdnevnega slabega vremena moramo razliko do dejanske porabe pokriti s kotlom.

Odločili smo se za kotel velikosti 285 kW. S tem smo določili vse glavne komponente

sistema. Po teh vhodnih podatkih nam program simulira delovanje sistema za vsak dan

posebej v letu.

Program nam izračuna:

• Potrebno energijo za ogrevanje sanitarne vode 13.500 litrov:

Q13500 = 231.694 MWh

• Inštalirano kolektorsko moč sistema:

PInšt.= 122,89 kW

• Količino energije, ki jo dobimo na leto iz solarnih kolektorjev.

QKol_skupna = 93,46 MWh

• Količino energije, ki jo uporabimo za ogrevanje sanitarne vode na leto.

QKol koristne = 89,45 MWh

• Solarno pokritost, katera znaša:

η = 38,6%

Program nam prikaže tudi dnevno temperaturo v kolektorjih:

Slika 8.3: Dnevna maksimalna temperatura v kolektorjih


- 56 -

Razliko med potrebno energijo za ogrevanje sanitarne vode in energijo pridobljeno s

pomočjo sončnih kolektorjev zagotavljamo s plinskim kotlom velikosti 285 kW. Normiran

izkoristek kotla pri sistemu 75/60°C znaša 95 % (Hs) / 106 % (Hi) (Vir: Viessmann, [30]).

S kotlom moramo zagotoviti še manjkajočo energijo:

kWhQQQ koristkolletopotletokotla 052.239448.89500.328.___ =−=−= (8.14)

letokotlaQ _ [kWh] - toplota, ki jo mora zagotoviti kotel letno


._ koristkolQ [kWh] - toplota od kolektorjev

Pogodbeno najnižja kurilna vrednost zemeljskega plina znaša 34.076 kJ/m3N (Vir:

Plinarna Maribor, [29]).

Poraba zemeljskega plina na leto znaša:

3_ 255.25 mP

QV

kotlakotla

letnokotla

leto =⋅

=η

(8.15)

letoV [m3] - porabljen plin letno

kotlaP [kW] - moč kotla

kotlaη [1] - izkoristek kotla

Povprečna mesečna poraba je

3sec 58,104.2

12m

VV leto

me == (8.16)

secmeV [m3] - porabljen plin mesečno


- 57 -

8.3 Plinski pretočni grelniki za ogrevanje sanitarne vode

Pri tej izvedbi poiščemo na trgu ustrezen pretočni grelnik. Na tržišču je več različnih

sistemov. Grelniki morajo biti postavljeni čim bližje iztočnim mestom. Da zadostimo temu

pogoju postavimo grelnike v kopalnico. Odločili smo se za plinsko trošilo, ki ima narejeni

dovod zraka in odvod dimnih plinov preko sistema LAS (Luft Abgas System).

Izbrali smo plinsko pretočni grelnik za ogrevanje sanitarne vode tip WT 14AM z

naslednjimi karakteristikami:

Preglednica 8.2: Lastnosti plinsko pretočnega grelnika vode

Uporabna moč kW 23,8

Nazivna moč kW 27

Poraba Zemeljskega plina* m3/h 2,9

Pretok, ki ustreza dvigu temperature 25°C l/min 14

(Vir: Junkers, [19])

*Hi 15°C – 1013 mbar – suh: Zemeljski plin 34,2 MJ/m3 (9,5 kWh/m3)

Povprečna temperatura sveže vode je 10°C in z dvigom temperature za 25°C dosežemo

komaj 35°C pri danem pretoku.

Pretok, ki ustreza dvigu temperature iz 10°C na 50°C, so nam posredovali iz podjetja

Robert Bosch d.o.o., in znaša 8,75 litra/minuto.

V stanovanjski zgradbi predvidimo 20 različno dolgih in med seboj različnih premerov

dimniških tuljav. Pojavi se problem, da lahko na eno dimniško tuljavo vežemo največ 7

plinskih pretočnih grelnikov. Zato v stanovanji najvišje etaže izvedemo odvod dimnih plinov

in dovod svežega zraka skozi samostojno dimniško tuljavo (primer C na sliki 5.4).

Preglednica 8.3: Število, dolžina in premer dimnikov

Število dimnikov Dolžina dimnikov Premer dimnikov

4 21 250

6 24 300

6 27 300

4 31 300


- 58 -

Porabo plina določimo na osnovi porabe plina in pretoka tople vode ogrete na 50°C v litrih na

minuto. Pretok vode je 8,75 litrov/min, poraba je 2,9 m3/h. Ker ni centralne priprave tople

sanitarne vode moramo preračunati porabo in posledično ceno za vsako stanovanje posebej:

porabe

uroplinaplina

VV

τ

_

..

= (8.17)

ikagre

os

porabe

V

nV

ln

.

.

⋅=τ (8.18)

plinaV.

[m3/h] - poraba plina na uro

porabeτ [h] - čas porabe

osV.

[l/dan] - poraba vode na osebo na dan

n [1] - število oseb

ikagreV ln

.

[l/h] - poraba vode na osebo na dan

Preglednica 8.4: Poraba plina na stanovanje in njegov strošek

Vrsta stanovanja Poraba vode [l] Poraba plina na mesec [m3]

ENOSOBNO 100 16,80

DVOSOBNO 150 25,20

TRISOBNO 200 33,60

ŠTIRISOBNO 250 42,00


- 59 -

8.4 Električni grelnik vode

Električne grelnike vode izbiramo iz katalogov proizvajalcev in na osnovi njihovih

priporočil. Tako smo v katalogu Slovenskega proizvajalca izbrali tip električnega grelnika

vode GBF. Velikost grelnika smo izbirali glede na predpostavljeno število ljudi, ki ga bodo

uporabljali. Znan je podatek o času segrevanja vode v grelniku za 60°C za dotični volumen.

Ker imajo vsi grelniki enaka grelna telesa predpostavim, da je čas ogrevanja

premosorazmeren volumnu ogrete vode. Pri preračunu predpostavimo konstantno gostoto

vode in specifično toploto vode (Vir: Gorenje tiki, [22]).

Preglednica 8.5: Izbrani električni grelnik vode za stanovanje

Vrsta stanovanja Izbrani grelnik

ENOSOBNO GBF 50 N

DVOSOBNO GBF 80 N

TRISOBNO GBF 100 N

ŠTIRISOBNO GBF 120 N

Preglednica 8.6: Lastnosti električnih grelnikov vode

Model GBF 50 N GBF 80 N GBF 100 N GBF 120 N

Volumen [l] 50 80 100 120

Za število oseb pri povprečni porabi 2 3 - 4 4 - 5 5 - 6

Izbira želene temperature do 75 °C • • • •

Število grelnikov x moč grelnika (W) 2x1.000 2x1.000 2x1.000 2x1.000

Skupna priključna moč (W) 2000 2000 2000 2000

Napetost 230 V ~ • • • •

Imenski tok (A) 8,7 8,7 8,7 8,7

Čas segrevanja od 15 do 75 °C 1h 55min 3h 05min 3h 55min 4h 35min

Količina mešane vode 40 °C [l]¹ 96 151 199 238

Toplotne izgube (kWh/24h)² 1,32 1,85 2,20 2,60


1) Vrednosti veljajo za mešanje vode iz vodovoda 15 °C in vode iz grelnika, ko je v

njem vsa voda segreta na 65 °C (standard DIN 44532). Podatki so navedeni za

vertikalno pritrditev.

2) Merjeno pri temperaturi okolice 20 °C in temperaturi vode v grelniku 65 °C (standard

DIN 44532). Podatki so navedeni za vertikalno pritrditev.


- 60 -

Zaradi primerjave z drugimi sistemi moramo podatke iz tabela preračunat na zahtevane

vrednosti raziskave. (50 litrov vode s 50 °C dnevno po osebi).

Preračun za enosobno stanovanje:

Potrebujemo 100 litrov 50 °C vode. Potrebno vodo dobimo z mešanjem vode iz grelnika

(70 °C) in sveže vode (10 °C). Ustrezno razmerje vode iz grelnika in sveže vode je 2:1. Voda

dobljena z mešanjem ima temperaturo 50 °C.

Preglednica 8.7: Potrebna količina tople in mrzle sanitarne vode za enosobno stanovanje

Temperatura vode [°C] Potreben volumen [l]

Sveža voda 10 33,3

Iz grelnika 70 66,7

Potrebna voda 50 100

Iz tabele 8.6 dobimo podatke o času ogrevanja vode v grelniku. Ker pa smo spremenili

količino ogrevane vode, moramo posledično spremeniti še potreben čas za ogrevanje nove

količine vode.

min1531

111 =

⋅=

V

V DV

DV

ττ (8.19)

DV1τ [min] - čas segrevanja vode potrebne za mešanje

1Vτ [min] - čas segrevanja volumna grelnika

DV1 [l] - potrebna količina vode za mešanje

1V [l] - volumen grelnika

Količino porabljene energije dobimo tako, da čas segrevanja pomnožimo s skupno

močjo električnih grelnikov. Dobljeni vrednosti moramo prišteti toplotne izgube v 24 urah.

Enako naredimo še za ostala stanovanja.


- 61 -

Preglednica 8.8: Potrebna količina tople vode, čas segrevanja in izgube

Vrsta stanovanja Potrebna količina 70 °C vode [l]

Toplotne izgube [kWh/24h]

Čas segrevanja [min]

ENOSOBNO 66,67 1,32 153

DVOSOBNO 100 1,85 231

TRISOBNO 133,33 2,20 313

ŠTIRISOBNO 166,67 2,60 382

Stroškovna analiza

Stroškovna analiza obsega primerjavo ogrevanja sanitarne vode z napravo za vračanje

energije iz odpadne vode, s sončnimi kolektorji, s plinsko pretočnimi grelniki in z

električnimi grelniki vode.

V analizi so deli sistema, ki so pri različnih načinih ogrevanja enaki in nimajo vpliva na

vrednost naložbe, zato so pri analizi izpuščeni. Obravnavan je sistem do priklopa sekundarne

ogrevalne strani, s prenosniki toplote v objektu, s pripadajočimi cevnimi napeljavami in

armaturami, ter s pripravo sanitarne tople vode. V stroškovni primerjavi ni upoštevan prostor

za postavitev strojnice.

Pri izračunu NSV je bila uporabljena obrestna mera 7,34%, izračunana na osnovi

referenčne obrestne mere 6 mesečni EURIBOR v višini 5,139% in marže v višini 2,201%

(Vir: NKBM [20]).

Vrste stroškov

Celotni stroški ogrevanja so odvisni od vrednosti naložbe, stroškov energije in

vzdrževalnih stroškov.

Vrednost naložbe

Pri novogradnji je razen nabavnih stroškov vira toplote, potrebno upoštevati še stroške

gradbenih ukrepov.


- 62 -

Stroški vira toplote pri toplotni črpalki obsegajo:

• Napravo za vračanje energije iz odpadne vode.

• Zbiralnik odpadne vode.

• Akumulator sveže vode.

• Kotel z gorilnikom za dogrevanje.

• Prenosnike toplote.

• Dimniško tuljavo.

• Priključnino za plin.

• Napeljavo za zbiranje odpadne tople vode.

Stroški vira toplote pri ogrevanju s sončnimi kolektorji obsegajo:

• Sončne kolektorje.

• Vmesne hranilnike toplote.

• Predgrevalnik sanitarne vode.

• Ogrevalnik sanitarne vode.

• Prenosnike toplote.

• Kotel z gorilnikom za dogrevanje.

• Dimniško tuljavo.


• Glikol.

Stroški vira toplote pri ogrevanju s plinsko pretočnimi grelniki obsegajo:

• Kotele z gorilnikom.

• Dimniške tuljave.


Stroški vira toplote pri ogrevanju z električnimi grelniki obsegajo:

• Grelnik vode.

Pri izračunu letnega stroška naložbe v različen ogrevalni sistem, je potreben dodaten

izračun stroškov amortizacije in stroškov obresti. Stroški nakupa ogrevalnega sistema se

delijo na amortizacijsko dobo in pričakovano življenjsko dobo. Letni stroški naložbe so torej

odvisni od višine stroškov nakupa, obrestne mere in življenjske dobe ogrevalnega sistema.


- 63 -

Stroški porabe energije

Stroški porabe energije so odvisni od cene energenta. Cene surove nafte so odvisne od

cen na svetovnem trgu oziroma so pod vplivom OPEC-a in nihanj svetovnih valut. Cena

elektrike je bolj stabilna in pregledna. Letni strošek energije je enak produktu specifične cene

energije in letne porabe energije. Pri tem ne smemo zanemariti stroškov pomožne električne

energije, ki je potrebna za pogon obtočnih črpalk, gorilnika in regulacije.

Obratovalni stroški sistema

Med obratovalne stroške sodijo stroški:

• vzdrževanja (kontrola, čiščenje, nastavitve),

• popravila (obraba, staranje, ostalo).

• zavarovanja (rezervoarja za olje, poškodbe na cevni inštalaciji).

Skupni stroški

Skupni stroški so seštevek vsote stroškov investicije v ogrevalni sistem, letnih stroškov

porabe energije in letnih stroškov obratovanja ogrevalnega sistema (Vir: Grobovšek, [11]).


- 64 -

NAPRAVA ZA VRAČANJE ENERGIJE IZ ODPADNE VODE

Vrednost naložbe

Preglednica 8.9: Potrebni elementi sistema z NVEOV in njihova cena

Deli sistema Cena [€]

NVEOV 23.120,00

Cevi PVC 50mm 10.992,60

Cevi PVC 100mm 12.062,00

Zbiralnik odpadne vode 1.500,00

Akumulatorji tople sanitarne vode 2 x 1.000 litrov 9.900,00

Kotel za dogrevanje 10.025,60

Toplotni prenosniki 33.004,40

Dimniška tuljava 1.370,00

Priklop plina 3.568,34

Akumulatorji procesne vode 4 x 2.000 litrov 8.486,40

Montaža 20.000,00

Skupaj (€) 134.029,34

Letni stroški porabe energije in obratovanja:

• Mesečni obrok plina znaša 775,79 €. Strošek plina skozi vse leto za vse stanovalce

znaša 9.309,48 € (Vir: Plinarna Maribor, [29]).

• Mesečni obrok za električno energijo, ki jo porabi toplotna črpalka znaša 291,76 €,

kar na leto znese 3.501,12 €. V ceni električne energije so zajeti stroški za

omrežnino, električno energijo in trošarino in znašajo 0,14587 [€/kWh] (Vir: Elektro,

[17]).

• Servis naprave za vračanje energije iz odpadne vode znaša 400,00 € (Vir: Menerga,

[28]).

• Servis plinskega kotla znaša 120,00 €.

• Stroški za pomožno električno energijo (pogon črpalk, pogon regulacije, čiščenje,

merjenje emisij) znašajo 300,00 €

• Zavarovanje v okviru stavbe znaša 130,00 € (Vir: Adriatic Slovenica, [23]).

Letni stroški porabe energije in obratovanja znašajo: 13.760,60 €


- 65 -

Pregled stroškov NAPRAVE ZA VRAČANJE ENERGIJE IZ ODPADNE VODE

Stroški se delijo proporcionalno glede na število oseb v stanovanju.

Preglednica 8.10: Pregled stroškov sistema z NVEOV

Vrsta stanovanja Začetna

investicija [€] Strošek

mesečno [€] Strošek letno [€]

NSV 15 let [€]

ENOSOBNO 698,07 5,56 71,67 1.337,04

DVOSOBNO 1.047,10 8,34 107,50 2.005,56

TRISOBNO 1.396,14 11,12 143,34 2.674,08

ŠTIRISOBNO 1.745,18 13,90 179,17 3.342,60

SKUPAJ 134.029,34 1.067,55 13.760,60 256.712,00

Mesečni strošek zajema strošek plina in elektrike, temu se še na letni ravni prišteje

zavarovanje, pomožna električna energija, ter servis toplotne črpalke in plinskih grelnikov.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Čas [leta]

Ce

na [€]

1 sobno 2 sobno 3 sobno 4 sobno

Slika 8.4: Pregled stroškov sistema z NVEOV


- 66 -

SOLARNI SISTEM

Vrednost naložbe

Preglednica 8.11: Potrebni elementi solarnega sistema in njihova cena


Kolektorji 117.600,00

Akumulatorji tople sanitarne vode - predgretje 4.950,00

Akumulatorji tople procesne vode 12.729,60

Akumulatorji tople sanitarne vode 4.950,00

Kotel za dogrevanje + montaža 19.980,00

4 x toplotni prenosnik 1 6.350,40

Toplotni prenosnik 2 4.453,20

Toplotni prenosnik 3 2.589,60

Dimniška tuljava 1.770,00


Glikol 1.926,60

Skupaj (€) 180.867,74


• Mesečni obrok plina znaša 1.695,23 €. Strošek plina skozi vse leto za vse stanovalce

znaša 20.342,76 € (Vir: Plinarna Maribor, [29]).

• Enkrat letno je potrebno pregledati cel solarni sistem kar znaša 100,00 €.

• Servis plinskega kotla znaša 250,00 €.

• Stroški za pomožno električno energijo (pogon črpalk, pogon regulacije, čiščenje,

merjenje emisij) znaša 300,00 €

• Zavarovanje v okviru stavbe znaša 130,00 € (Vir:Adriatic Slovenica, [23]).



- 67 -

Pregled stroškov SOLARNI SISTEM

Stroški se delijo proporcionalno glede na število oseb v stanovanju.

Preglednica 8.12: Pregled stroškov sistema s sončnimi kolektorji

Vrsta stanovanja Začetna investicija [€]

Strošek mesečno [€]

Strošek letno [€]

NSV 15 let [€]

ENOSOBNO 942,02 8,83 110,01 1.993,27

DVOSOBNO 1.413,03 13,24 165,02 2.989,90

TRISOBNO 1.884,04 17,66 220,03 3.986,54

ŠTIRISOBNO 2.355,05 22,07 275,04 4.983,17

SKUPAJ 180.867,74 1.695,23 21.122,76 369.187,80

Mesečni strošek zajema strošek plina, temu se še na letni ravni prišteje zavarovanje,

pomožna električna energija, servis plinskih grelnikov in pregled solarnega sistema.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Leta

Ce

na [€

]

1 sobno 2 sobno 3 sobno 4 sobno Slika 8.5: Pregled stroškov sistema s sončnimi kolektorji


- 68 -

PLINSKI PRETOČNI GRELNIK VODE

Vrednost naložbe

V vsako stanovanje pride montiran grelnik. Cena posameznega grelnika z montažo in

priklopom je 1.315,00 €. Nabavni strošek za vseh 124 stanovanj je 163.060,00 € (Vir:

Junkers, [18]).

Cena dimnikov:

Preglednica 8.13: Cena metra dimnika

Premer [mm] Material [€/m] Montaža [€/m] Skupaj [€/m]

250 220 45 265,00

300 250 65 315,00


Preglednica 8.14: Število in cena posameznega dimnika

Število

dimnikov

Dolžina

dimnikov [m]

Premer

dimnikov [mm]

Cena enega

dimnika [€]

4 21 250 5.754,00

6 24 300 7.560,00

6 27 300 8.505,00

4 31 300 9.450,00


Skupni strošek vseh dimnikov znaša 157.206,00 €.

Preglednica 8.15: Potrebni elementi sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode in njihova cena


Skupni stroški peč 163.060,00

Cena vseh dimnikov 157.206,00


Skupaj 323.834,30


- 69 -

Preglednica 8.16: Poraba plina na stanovanje in njegov strošek

Vrsta stanovanja Poraba vode [l] Poraba plina na mesec [m3] Strošek mesečno [€]

ENOSOBNO 100 16,80 20,38

DVOSOBNO 150 25,20 28,14

TRISOBNO 200 33,60 35,91

ŠTIRISOBNO 250 42,00 39,26


• Skupni mesečni obrok plina znaša 3.560,76 €. Strošek plina skozi vse leto za vse

stanovalce znaša 42.729,12 € (Vir: Plinarna Maribor, [29])

• Servis enega plinskega kotla znaša 50,40 €, vseh skupaj pa 6.249,60 €



- 70 -

Pregled stroškov PLINSKI PRETOČNI GRELNIK SANITARNE VODE

Stroški dimnika in priklopa plina se delijo proporcionalno glede na število oseb v

stanovanju. V letne stroške štejemo še ceno letnega servisa.

Preglednica 8.17: Pregled stroškov sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode




NSV 15 let [€]

ENOSOBNO 2.152,37 20,38 294,96 4.782,08

DVOSOBNO 2.571,05 28,14 388,08 6.030,98

TRISOBNO 2.989,73 35,91 481,32 7.280,94

ŠTIRISOBNO 3.408,42 39,26 521,52 8.058,03

SKUPAJ 323.834,30 3.560,76 48.978,72 760.504,40

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Čas [leta]

Ce

na [€

]

1 sobno 2 sobno 3 sobno 4 sobno Slika 8.6: Pregled stroškov sistema s plinskimi pretočnimi grelniki vode


- 71 -

ELEKTRIČNI GRELNIK VODE

Vrednost naložbe

Preglednica 8.18: Potrebni elementi sistema z električnimi grelniki vode in njihova cena

Vrsta stanovanja Izbrani grelnik Cena [€]

ENOSOBNO GBF 50 N 363,57

DVOSOBNO GBF 80 N 389,50

TRISOBNO GBF 100 N 405,52

ŠTIRISOBNO GBF 120 N 422,90


Spremeniti moramo še potrebni čas segrevanja vode, zaradi večje količine vode pri

ostalih električnih grelnikih.

Preglednica 8.19: Potrebna električna energija na stanovanje in njegov strošek

Vrsta stanovanja Potrebna količina 70°C vode [litri]

Čas segrevanja [min]

Toplotne izgube [kWh/24h]

Mesečni obrok za elektriko [€]

ENOSOBNO 66,67 153 1,32 33,71

DVOSOBNO 100 231 1,85 50,15

TRISOBNO 133,33 313 2,20 66,38

ŠTIRISOBNO 166,67 382 2,60 80,56


• Skupni mesečni obrok za električno energijo znaša 6.397,65 €. Strošek skozi vse leto

za vse stanovalce pa je 76.771,80 €. V ceni električne energije so zajeti stroški

omrežnine, električne energije in trošarine in znašajo 0,14587 (€/kWh) (Vir: Elektro,

[17]).

Letni stroški porabe energije in obratovanja znašajo: 76.771,80 €.


- 72 -

Pregled stroškov ELEKTRIČNI GRELNIK VODE

Preglednica 8.20: Pregled stroškov sistema z električnimi grelniki vode




NSV 15 let [€]

ENOSOBNO 363,57 33,71 404,52 3.970,07

DVOSOBNO 389,50 50,15 601,80 5.754,85

TRISOBNO 405,52 66,38 796,56 7.507,26

ŠTIRISOBNO 422,90 80,56 966,72 9.041,70

SKUPAJ 48.239,38 6.397,65 76.771,80 732.698,80

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Čas [leta]

Ce

na

[€

]

1 sobno 2 sobno 3 sobno 4 sobno

Slika 8.7: Pregled stroškov sistema z električnimi grelniki vode


- 73 -

8.5 Primerjava obravnavanih sistemov med seboj

Preglednica 8.21: Primerjava stroškov obravnavanih sistemov

Vrsta sistema Začetna



NSV 15 let [€]

NVEOV 134.029,34 1.067,55 13.760,60 256.712,00

Solarni sistem 180.867,74 1.695,23 21.122,76 369.187,80

Plinski grelnik 323.834,30 3.560,76 48.978,72 760.504,40

Električni grelnik 48.239,38 6.397,65 76.771,80 732.698,80

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Leta

Cen

a [€]

Solarno Elektro Plin NVEOV Slika 8.8: Primerjava stroškov obravnavanih sistemov


- 74 -


- 75 -

9 Sklep

Idejna zasnova diplomske naloge je bila poiskati najučinkovitejši način priprave tople

sanitarne vode v večstanovanjskih stavbah.

V diplomskem delu nam je uspelo primerjati različne sisteme. Izhodišče je bila enaka

količina in enak profil porabe tople vode za vse sisteme. Obravnavali smo dva sistema s

centralno pripravo in dva sistema z lokalo pripravo tople sanitarne vode. Prvi s centralno

pripravo je sistem z napravo za vračanje energije iz odpadne vode, drugi je solarni sistem.

Sistema z lokalno pripravo vode sta plinski pretočni grelnik za ogrevanje sanitarne vode in

električni grelnik vode.

Za posamezni sistem smo najprej določili potrebne elemente. Pri napravi za vračanje

energije iz odpadne vode so to sama naprava, dodatno kanalizacijsko omrežje, zbiralnik

odpadne vode, akumulator procesne vode, akumulator tople sanitarne vode in prenosniki

toplote. Ker pa s to napravo ne dosegamo želenih paramertov, vodo dogrevamo s plinskim

kotlom, kar povzroči tudi strošek priklopa plina in dimnika. Za ogrevanje vode s solarnim

sistemom smo predvideli sončne kolektorje, akumulator procesne vode, akumulator sanitarne

vode in prenosnike toplote. Energija sonca je izrazito neenakomerna, zato moramo za

pokrivanje v času, kadar ni dovolj sončne energije, vodo dogrevati s plinskim kotlom. To

pomeni, da potrebujemo dimnik in plačat moramo tudi priklop plina. Če se odločimo za

lokalni način ogrevanja sanitarne vode s plinskimi pretočnimi grelniki za ogrevanje sanitarne

vode, potrebujemo plinski grelnik, zgraditi je potrebno dimnik in se priklopiti na plinsko

omrežje (strošek priklopa plina). Najenostavnejša priprava tople sanitarne vode je gretje z

električnim grelnikom vode. Tukaj je potrebna samo priključitev na električno omrežje.

Izračun je pokazal, da je najcenejša začetna investicija v primeru ogrevanja z

električnim grelnikom, nato sledi naprava za vračanje energije iz odpadne vode, zatem solarni

sistem, najdražja pa je investicija sistema s plinskimi pretočnimi grelniki, kjer velik delež

začetne investicije pade na dimniške tuljave.

Stroški za obratovanje sistema (poraba plina, poraba elektrike, redni servisni pregledi,

zavarovanje,…) nam pomagajo pri določitvi kateri sistem je sprejemljivejši. V diplomskem

delu smo izračunali in primerjali dobljene podatke med seboj. Izkazalo se je, da deluje sistem

z napravo za vračanje energije iz odpadne vode z najnižjimi letnimi stroški. Sledi mu solarni

sistem, medtem ko sta sistema z lokalno pripravo tople sanitarne vode občutno dražja. kjer se

Izkaže se, da je najpotratnejši električni grelnik vode.


- 76 -

Simulacije delovanja sistemov na srednje dolgo obdobje so pokazale dejanske stroške

za pripravo tople sanitarne vode. Za ekonomsko najsprejemljivejšega se je izkazal sistem z

napravo za vračanje energije iz odpadne vode. Sledi mu solarni sistem. Najmanj ekonomsko

sprejemljiva sta sistema z električnim grelnikom vode in sistem s plinsko pretočnim

grelnikom, slednji se je izkazal za najdražjega.

Nazorno smo pokazali možnosti in načine varčevanja z energijo pri ogrevanju sanitarne

vode. Upam, da se bo tudi s pomočjo te diplomske naloge povečalo zavedanje o pomembnosti

varčevanja primarne energije. Zmotno je namreč razmišljanje, da z varčevanjem energije

znižujemo kvaliteto. Zavedati se moramo, da imamo okrog sebe še veliko čistih in cenenih

neizkoriščenih virov energije.


- 77 -

10 Seznam uporabljenih virov

[1] Andrej Kitanovski. Daljinsko hlajenje. Ljubljana : Slovensko društvo za daljinsko

energetiko, 2001.

[2] B. Pavlin. Za večjo energetsko neodvisnost. Delo FT, 16, 2006, Str 21 – 22.

[3] Bojan Kravt. Kravtov strojniški priročnik. 14. slovenska izdaja / izdajo pripravil

Jože Puhar, Jože Stropnik. Ljubljana : Littera picta, 2003.

[4] Franc Harnik. Praktična uporaba dinamičnih metod za ocenjevanje donosnosti

investicijskih projektov v podjetju Grammer d.o.o. : diplomsko delo. Maribor :

Ekonomsko poslovna fakulteta. 2004.

[5] Milan Marčič, Jurij Avsec. Hladilna tehnika, Maribor: Fakulteta za strojništvo,

2001.

[6] Peter Kralj. Geotermalna energija : islandske in slovenske izkušnje. Ljubljana :

Ministrstvo za znanost in tehnologijo, 1999.

[7] Sašo Medved. Solarni inženiring. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, 1993.

[8] Tone Obersnu, Strojno hlajenje in gretje. Ljubljana : Tehniška založba Slovenije,

1991.

[9] Vincenc Butala. Plinasta goriva in naprave za ogrevanje prostorov in vode.

Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, 1999.

[10] Agencija za prestrukturiranje energetike. Priročnik o solarnih sistemih. [svetovni

splet] Ljubljana 2006. Dostopno na WWW: http://www.earth-net.info/files

/fs_inferior01_h_files/pdf/WP6/Non-english/Slovenian/Prironik%20o%20

vgradnji%20solarnih%20sistemov.pdf [22.11.2008]

[11] Bojan Grobovšek. Primerjava stroškov za ogrevanje s toplotno črpalko in

ogrevalnim sistemom na olje ali plin. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki/Grobovsek/PT253.htm [22.11.2008]

[12] Bojan Grobovšek. Solarni sistem drain – back z vakuumskimi SSE za dopolnilno

ogrevanje. [svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje

/Clanki /Grobovsek/PT335.htm [22.11.2008]

[13] Bojan Grobovšek. Vgradnja toplotne črpalka za koriščenje toplote odpadne vode

[svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki

/Grobovsek/PT256.htm [22.11.2008]


- 78 -

[14] Miha Praznik. Plinske instalacije in plinska trošila v stanovanjski hiši. [svetovni

splet]. Dostopno na WWW: http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki/Praznik

/PT108.htm [22.11.2008]

[15] Slavko Može. Sodobni solarni kolektorji za večje sisteme [svetovni splet].

Maribor, Vissmann d.o.o. Dostopno na WWW:

http://beta.financeon.net/energetiki /Sekcija6/6_3_Moze.ppt [22.11.2008]

[16] Določanje preseka dimnika Quadro. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.schiedel.si/proizvodni-program/dimniski-sistemi-z-dimno-cevjo-iz-

tehnicne-keramike/schiedel-quadro/dolocanje-preseka/ [22.11.2008]

[17] Cena električne energije razbrana iz položnice Elektro Maribor [22.9.2008]

[18] Cenik 2008 JUNKERS - interno gradivo Robert Bosch d.o.o

[19] Navodila za uporaba plinsko pretočnega grelnika vode CELSIUS – JUNKERS. -

interno gradivo Robert Bosch d.o.o

[20] Obrestna mera. [svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://www.nkbm.si/

[22.11.2008]

[21] Tehnično poročilo o objektu B – interno gradivo Konstruktor d.o.o.

[22] Zaprti, tlačni električni grelniki vode. [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.gorenjetiki.si/7217 [22.11.2008]

[23] Zavarovalna premija. [svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://www.adriatic-

slovenica.si/ [22.11.2008]

[24] http://konstruktor2.tovarnaidej.si/Files///reichenberg_blokB_01.jpg/ [22.11.2008]

[25] http://www.kob-kozelj.si/ [22.11.2008]

[26] http://www.schiedel.si/ [22.11.2008]

[27] http://www.koling.si/sl/images/shema_kktc.jpg/ [22.11.2008]

[28] http://www.menerga.si/ [22.11.2008]

[29] http://www.plinarna-maribor.si/ [22.11.2008]

[30] http://www.viessmann.si/ [22.11.2008]


- 79 -

11 Priloge

11.1 Priloga 1: Življenjepis

Aleš Šimenko

Zabovci 62

2282 Markovci

Spodaj podpisani Aleš Šimenko sem rojen kot drugi otrok v štiričlanski družini 17. 11.

1984 na Ptuju. Sem državljan Republike Slovenije. Osnovno šolo sem obiskoval v

Markovcih. Za nadaljnje šolanje sem izbral Poklicno in tehniško strojno šolo na Ptuju.

V rednem roku sem končal omenjeno šolo in na koncu štiri letnega izobraževanja leta

2003 uspešno opravil poklicno maturo. Na Srednji strojni šoli v Mariboru sem uspešno

opravil izpit iz predmeta splošne mature – mehanika.

Oktobra istega leta sem postal študent Fakultete za strojništvo univerze v Mariboru.

Vpisal sem se na štiri in pol letni program Strojništvo. Kasneje sem se odločil za smer

Energetika in procesno strojništvo. Obvezno študijsko prakso (3 krat mesec dni) sem opravljal

v podjetju Menerga d.o.o.. Študijske obveznosti sem izpolnjeval redno, tako da sem leta 2009

opravil vse izpite in diplomiral.

Podpis

Maribor 15.1.2009

primerjava sistemov za ogrevanje sanitarne vode

Documents