Ogrevanje, topla voda in elektrika

Trije našteti pojmi so pravzaprav osnovni pogoji za udobno življenje, kot smo ga navajeni. Če izločimo samo enega od njih, se takoj močno približamo razmeram v srednjem veku. 

Najprej zajezitev toplote

Sodobni ogrevalni sistemi stavb lahko delujejo varčno samo takrat, če so toplotne izgube majhne. Zato je prvi korak vedno toplotna izolacija obodnih sten in vgradnja stavbnega pohištva, ki se dobro upira prehodu toplote. Učinek izolacije pa ne bo zadostoval, če stavbe ne zatesnimo. Sodobna okna in vrata so že serijsko zadostno opremljena, zato je potrebno s preizkusi ugotoviti, kje se mogoče nahajajo netesna mesta v stikih med različnimi sestavnimi deli hiše. Tega se lahko lotimo z različnimi prijemi, od preizkusa z ventilatorjem do termografskega slikanja ali preprostega iskanja prepihov z dimno paličico.

Iz izkušenj z gradnjo energetsko varčnih pasivnih, skoraj ničenergijskih in podobnih hiš smo se naučili, da sta vrata proti podstrehi in prehod v klet skoraj nerešljiva tehnična problema, ko govorimo o tesnosti. Tudi zato imajo takšne stavbe prehod na podstreho iz zunanjosti, kleti pa običajno sploh nimajo ali pa je izkopana ločeno. Imajo pa nadzorovano prezračevanje z vračanjem energije, ki je pogoj za doseganje visoke stopnje varčnosti. Pri tem zajemajo toploto, ki jo oddajajo stanovalci, razsvetljava in druge hišne naprave, saj z njo lahko pokrijejo vse toplotne potrebe, za povrh pa ogrejejo še sanitarno vodo. Običajno so še postavljene v ugoden položaj za zajemanje energije sonca, zato je poraba energije izjemno nizka.

Takšne varčne stavbe v različnih izvedbah bodo v bodoče postale standardni izdelek, enake pogoje pa bodo morale izpolnjevati tudi vse nove javne zgradbe in drugi večji objekti. V EU stavbe porabijo 40% vse energije in oddajo 36% izpustov toplogrednih plinov, zato je varčevalni potencial na tem področju res velik.

Nizkotemperaturni sistemi ogrevanja

Pri tem najprej pomislimo na talno ogrevanje, uporabne pa so tudi stene in strop. Če gradimo na novo je vgradnja v tla najenostavnejša, s sodobnimi pristopi in tanjšimi cevmi, pa tudi za naknadno vgradnjo ni ovir. Če so cevi talnega ogrevanja položene v estrih bomo s tem pridobili toplotno vztrajnost, ki je zelo pomembna, zlasti če je hiša montažne izvedbe, ali zgrajena iz materialov, ki so dobri izolatorji. Slednji ne morejo akumulirati toplote, zato je nekaj ton estriha odličen zalogovnik toplote za nočno prekinitev ogrevanja.

Talno omogoča enega najvišjih termičnih ugodij in skoraj idealno temperaturno slojenje med tlemi in stropom prostora. Redki kritiki in dvomljivci, ki takemu ogrevanju pripisujejo vpliv na krčne žile in rast glivic na nogah je potrebno povedati, da talno ogrevana tla niso topla, ampak na otip niso hladna. To je velika razlika, ki pomeni, da je površina tal vedno nižja od temperature kože ali noge v domačem copatu. Izjema so samo redkeje uporabljani prostori, kopalnica na primer, kjer imajo tla lahko do 35°C, v ostalih prostorih pa okrog 28°C. Talno omogoča poljubno razporeditev pohištva po prostoru, česar si pri radiatorskem ogrevanju ne moremo privoščiti.

Talno je sevalno ogrevanje, zato je zrak v prostoru lahko do 3°C hladnejši kot običajno, pa toplotno ugodje ne bo zmanjšano, prihranek energije zaradi tega pa znaša do 12%. Temperatura predtoka se vrti okrog 35°C, to pa zlahka dosežemo s soncem, toplotno črpalko ali drugim virom. Materiali za cevi so preizkušeni in izjemno vzdržljivi, zato so okvare skoraj izključene. Tudi popravilo cevi ni nič posebnega. V neogrevanem objektu se je poškodovala zaradi zmrzali, instalater je po mokrem madežu videl kje pušča, izrezal ta del estriha, uvaril nov del cevi, odprtino pa spet zapolnil z estrihom.  

Takšno ogrevanje pomanjkljivosti skoraj nima, razen vztrajnosti. Še največja je povečanje števila ljudi v prostoru, kjer lahko postane pretoplo in je potrebno zračenje. Tudi sončno sevanje skozi okno doda višek toplote, to pa lahko rešimo z spuščanjem rolet, dokler se sistem ne uravnoteži. Talno je tudi edini sistem, s katerim lahko uspešno ogrevamo cerkve, ogromne hale za montažo letal ali odledimo nogometno igrišče.

Shranjevanje toplote

Na področju ogrevanja je zelo živahen tudi razvoj sistemov za shranjevanje toplote. Željo, da bi toploto poletnega sonca lahko shranili za zimo, danes lahko izpolnimo le pogojno. Ena od možnosti je gradnja velikega vodnega zalogovnika, nameščenega v sredini hiše, kar pa je izvedljivo samo v novogradnji in ob večjem finančnem naporu. Kemiki in fiziki imajo pripravljenih več rešitev, ki pa še niso primerne za široko uporabo. Možno je akumuliranje v parafine, soli in kisline, največ toplote pa absorbirajo snovi, ki med ogrevanjem spremenijo agregatno stanje. Trenutno največ obeta postopek, v katerem najprej osušimo kroglice zeolita, če pa jih čez čas navlažimo, začnejo intenzivno oddajati toploto. Na ta način lahko shranimo toploto za nedoločen čas, postopek pa lahko večtisočkrat ponovimo, brez da bi snov razpadla. Pri tem več ne potrebujemo visokega vakuuma ali izoliranih posod, potrebno je samo preprečiti, da se kroglice med čakanjem na zimo nebi navlažile.

Najenostavnejše je še vedno shranjevanje v vodo, ki je poceni, nestrupena in dostopna. Če imamo nizkotemperaturno ogrevanje in majhno porabo toplote, lahko s srednje velikim zalogovnikom premostimo nekajurno prekinitev ogrevanja.

Termosolarni kolektorji

Tudi na tem področju je napredek stalen. Angleži subvencionirajo postavitev toplovodnih sistemov, njihovo moč pa preračunajo v kilovate in dajejo uporabnikom enako podporo, kot jo dobivajo tisti s fotovoltaiko. Sodobni vakuumski kolektorji dosegajo 80% optični izkoristek, kar je res veliko. Na kvadratni meter sprejemnika lahko prestrežejo do 2400 Wh toplote, s čimer se uvrščajo med najučinkovitejše naprave za prestrezanje energije sonca.

Drugi proizvajalci so se odločili za povezavo toplotne črpalke s ploščatimi termosolarnimi kolektorji. Pri tem kolektorje hladijo in s to toploto ogrevajo sanitarno vodo. Pri tem se zgodi termodinamični preobrat, saj ima podhlajeni kolektor na strehi zelo visok izkoristek, kar spet govori o koristnosti takih termosolarnih napeljav. Prednost teh sistemov je še enostavnost, preglednost in preizkušena tehnika, s čimer je zagotovljeno dolgoletno delovanje brez okvar. 

Visoko, nizkotemperaturni in kondenzacijski

To je ena od možnih razdelitev kotlov na kategorije. Visokotemperaturni za domačo rabo delujejo v temperaturnem območju 90/70°C, s čimer je preprečena nizkotemperaturna korozija. Ta se pojavi, če dimni plini kondenzirajo na hladnejših ploskvah v kotlu in načnejo pločevino. Ta pojav preprečimo z vgradnjo mešalnega ventila, s katerim dvignemo temperaturo povratka ter s prigradnjo zalogovnika toplote, ki je za kotle na drva predpisan. Zato lahko kotel vedno deluje s polno zmogljivostjo, pri tem dosega tudi najvišji izkoristek, višek toplote pa odvaja v vodni zalogovnik toplote. Slednji deluje kot blažilnik ki nabrano toploto počasi oddaja v sistem tudi potem, ko so drva že odgorela.

Nizkotemperaturni kotli imajo grelne elemente izdelane iz sive litine, zato so neobčutljivi na korozijo. Kotli so brez omejitve minimalne delovne temperature, zato lahko delujejo v širokem razponu moči in so zelo prilagodljivi. Delujejo tiho, kurivo pa so lahko peleti, plin ali kurilno olje, odvisno od vgrajenega gorilnika. Izkoristek je običajno višji od 90%, če imajo dograjen prenosnik za zajemanje kondenzacijske toplote pa se izkoristek lahko dvigne še za 12%. Zaradi velike količine vode in mase litoželeznih členov so tudi vklopi gorilnikov manj pogosti.

Sodobni kondenzacijski kotli poleg toplote dimnih plinov prestrežejo tudi kondenzacijsko toploto vodne pare, ki se nahaja v njih. Zaradi pojava kondenzata izločenega iz hladnih dimnih plinov takšni kotli potrebujejo kislinsko odporen dimnik, ki je lahko keramičen ali izdelan iz nerjaveče pločevine. Kondenzat je potrebno prestreči in ga razredčenega z deževnico spustiti v okolje. Zaradi preteklih določil, ko je izkoristek kurilne naprave določala tudi kurilna vrednost goriva, lahko kondenzacijski kotli na plin dosegajo izkoristke do 111% s plinom in 106%, če delujejo na kurilno olje. Izkoristek takšnega kotla je tem višji, kolikor je nižja temperatura predtoka, pri čemer so stavbe z nizkotemperaturnim ogrevanjem spet v prednosti.  

Toplotne črpalke

So toplotni stroji, ki so sposobni toploto nizkega nivoja dvigniti na uporaben nivo za ogrevanje sanitarne vode in stavb. Zajemajo toploto zraka,zemlje ali podtalnice, uporabna pa je tudi odpadna industrijska toplota. Tehnično gledano delujejo na enak način kot hladilnik, le da je funkcija v tem primeru obrnjena. Sistem je zaprt, hladivo pa se pretaka v zaključenem tokokrogu. Razmerje med vloženo energijo za pogon in pridobljeno toploto je grelno število, oznaka COP. Čim višje je to število, tem višje je razmerje med porabljeno elektriko za pogon kompresorja in izstopajočo toploto. Velja, da mora biti razmerje najmanj 1 proti 3, torej COP 3,0 ali višje. Najboljše toplotne črpalke dosegajo grelna števila preko 4.

V skupini tovrstnih izdelkov se nahajajo specializirane toplotne črpalke, namenjene samo ogrevanju sanitarne vode s toploto okoliškega zraka. Podobni izdelkih večjih moči pa so primerni za ogrevanje stavb in sanitarne vode. Slednje delimo še na nizkotemperaturne, ki vodo ogrejejo do 40°C in visokotemperaturne, ki dosegajo 65°C ali več. Pri obeh je tehnika popolnoma enaka, le hladivo je drugo, česar pa proizvajalci ne priznajo radi. Toplotna črpalka je izjemno učinkovit toplotni stroj, če ga poganja še »zelena elektrika« pa ima v primerjavi z drugimi generatorji toplote skoraj ničeln vpliv na okolje.

Elektrika omenjena v naslovu pa je predpogoj, da vsi našteti izdelki in sistemi lahko delujejo.