Koliki volumen akumulacijskog spremnika trebam

Još pripremamo proizvode.

Ali možete pogledati druge kategorije.

Koliki volumen akumulacijskog rezervoara vam je potreban

Pitanje „koliki rezervoar vam je potreban“ pripada među najčešće tehničke pitanja koja rješavamo pri projektiranju sustava grijanja s akumulacijskim rezervoarom. Odgovor nije jedan broj koji vrijedi za svaku kuću – ovisi o vrsti izvora topline, njegovoj snazi, toplinskoj gubici zgrade i o tome, služi li rezervoar samo kao izravnavač ili ima za zadaću stvarno akumulirati toplinu na sati unaprijed. U ovom članku ćemo pregledati praktični postup izračuna, konkretno preporučene omjere za pojedine vrste izvora (kotao na kruto gorivo, peletni kotao, dizalica topline, solarni kolektori) i prikazat ćemo i primjer izračuna na konkretnoj kući. Cilj je da ste nakon čitanja mogli sami procijeniti raspon volumena koji ima smisla razmatrati za vaš dom – bez obzira na konkretnu marku ili model, jer u ovoj kategoriji trenutno nemamo zalihe i članak je čisto savjetnički.

Zašto je volumen rezervoara ključna odluka

Akumulacijski rezervoar (često se zove i pufer ili izravnavač) ima u sustavu dvije različite, iako povezane funkcije. Prva je hidrauličko odvajanje kruga izvora topline od kruga potrošnje – osigurava da kotao ili dizalica topline može raditi neovisno o tome koliko topline upravo trebaju radijatori ili podno grijanje. Druga, i kod kotlova na kruto gorivo važnija funkcija, je stvarna akumulacija energije – rezervoar skladišti toplinu proizvedenu tijekom jednog zatopa (npr. 3 do 5 sati gorjenja drva na punu snagu) i postepeno je oslobađa u sustav grijanja i 12 do 24 sata.

Ako je rezervoar premaali, sustav mora uključivati i isključivati se češće nego što bi bilo zdravo – to se tiče posebno dizalica topline, gdje često cikliranje kompresora skraćuje njegovu vijek trajanja i povećava potrošnju električne energije, kao i kotlova na kruto gorivo, koji kod nedovoljne akumulacije ili moraju gorjeti na nizak, neefikasan izlaz (više dima, niža učinkovitost, veće zagađenje dimnjaka), ili višak topline odlazi kroz sigurnosni krug izvan sustava. Ako je rezervoar pak prevelik, sustav treba dulje vrijeme da se zagrije na upotrebljivu temperaturu, rastu investicijski troškovi, rezervoar zauzima više prostora u kotlovnici, a toplinske gubitke velikog površina rezervoara (i kod kvalitetne izolacije) su veće nego kod manjeg, dobro dimenzioniranog rezervoara. Pravi volumen je stoga uvijek kompromis između dovoljne akumulacije i razumne investicije i prostornih zahtjeva.

Osnovni postup izračuna

Većina preporuka za dimenzioniranje akumulacijskog rezervoara izlazi iz jednostavnog odnosa: volumen rezervoara u litrima se računa kao snaga izvora topline u kilovatima pomnožena s faktorom litara po kilovatu, koji se razlikuje prema vrsti izvora. Postupak u praksi ima pet koraka, koje jednostavno prikazuje sljedeća shema.

Ključno je ne miješati toplinski gubitak kuće s izlaznom snaga izvora topline. Kotao na kruto gorivo se dimenzionira na veću snagu nego što je stvarni gubitak kuće, jer ne grije kontinuirano – gorit će po količinama (jedan zatop traje obično nekoliko sati) i višak snage upravo zahvaljujući akumulacijskom rezervoaru se spremi za kasnije. Zato se pri izračunu volumena izlazi iz snage kotla, a ne iz toplinskog gubitka kuće – to je česta greška koju u praksi vidimo.

Preporučeni volumeni prema vrsti izvora topline

Faktor litara po kilovatu se značajno razlikuje ovisno o tome kako izvor topline radi. Niže su orijentacijski rasponi s kojima se obično radi pri projektiranju sustava grijanja u Hrvatskoj.

Kotao na kruto gorivo (cjepan, peletni kotao)

Ovdje je akumulacijski rezervoar praktički obvezan – bez njega kotao ne može raditi učinkovito i sigurno. Preporučeni raspon je 20 do 55 litara po kilovatu instalirane snage kotla, pri čemu donja granica (oko 20 l/kW) je stvarno minimum koji još omogućuje razuman rad, a gornja granica (50 do 55 l/kW) odgovara preporukama većine proizvođača peletnih kotlova za punu akumulaciju jednog cijelog zatopa. Kao praktični prosjek pri projektiranju obično računamo s vrijednošću oko 40 l/kW – ta vrijednost već omogućuje kotlu da gorit na nominalnu snagu (najviša učinkovitost, najmanje dima i pepela) i većinu proizvedene topline spremi umjesto da odlazi kroz sigurnosni krug.

Automatski peletni kotao

Peletni kotao regulira snagu glatkije nego kotao na cjepanu – može gorit i na djelomičnu snagu prema trenutnoj potrebi, pa su zahtjevi za akumulaciju niži. Obično se računa s 10 do 20 litara po kilovatu, pri čemu mnogi moderni peletni kotlovi mogu raditi i s minimalnim izravnavačkim rezervoarom u rasponu od 50 do 100 litara samo za hidrauličko odvajanje, naročito ako imaju širi raspon modulacije snage. Ako kuća ima više krugova grijanja s različitim temperaturama (npr. radijatori i podno grijanje), akumulacijski rezervoar i pri peletnom kotlu značajno pojednostavljuje regulaciju.

Dizalica topline

Pri dizalici topline rezervoar obično ne služi za dugoročnu akumulaciju topline (razlika temperatura na ulazu i izlazu je znatno niža nego pri sagorijevanju krutog goriva), već pre svega za ograničavanje broja pokretanja kompresora i za hidrauličko odvajanje od krugova grijanja. Preporučeni omjer je 10 do 25 litara po kilovatu snage dizalice topline, pri čemu se u praksi često radi s konzervativnijom vrijednošću oko 15 l/kW kao razuman kompromis između zaštite kompresora i nepotrebnog ulaganja. Pri invertorskim dizalicama topline s glatkom modulacijom snage potreban volumen može biti i niži, jer uređaj sam prilagodi snagu trenutnoj potrebi i ne mora se isključivati i uključivati toliko često.

Solarni kolektori

Pri solarnom grijanju volumen rezervoara ne izvodi se iz snage u kW, već iz površine kolektora, jer upravo ona određuje koliko energije se može dobiti tijekom sunčanog dana. Preporučeni omjer je 50 do 70 litara volumena rezervoara po 1 kvadratnom metru površine pločastih kolektora (pri cjevastim kolektorima se u nekim slučajevima računa nešto niža vrijednost zbog većeg toplinskog dobitka s iste površine). Solarni sustav se dodatno često kombinira s drugim izvorom topline (kotao, dizalica topline) u jednu kombiniranu rezervoar s više izmjenjivača – u tom slučaju se volumen računa kao zbroj zahtjeva oba izvora, a ne kao jednostavan zbroj, jer se izvori tijekom dana i godine dopunjuju.

Sljedeći graf uspoređuje orijentacijski faktor litara po kilovatu za tri najčešće primijenjena izvora topline (vrijednosti odgovaraju srednjoj preporučenoj vrijednosti iz raspona navedenih gore, solarni kolektori nisu uključeni u graf jer se računaju u drugoj jedinici – po kvadratnom metru površine, a ne po kilovatu snage).

Iz grafa se vidi značna razlika između izvora koji sagorevaju po komadima (kruto gorivo) i izvora koji mogu kontinuirano regulirati snagu (dizalica topline). Baš zato ne postoji jedno univerzalno preporučenje „koliko litara po kilovatu" – uvijek ovisi o tome kako točno izvor topline radi.

Utjecaj toplinske izgube kuće i površine grijanog prostora

Toplinska izguba kuće (često izražena u kW pri projektiranoj vanjskoj temperaturi, u Hrvatskoj obično -11 do -15 °C ovisno o lokaciji) ne određuje direktno volumen spremnika, već određuje koju snagu izvora topline uopće trebate – a ta snaga zatim ulazi u izračun volumena. Jednostavno rečeno: što je kuća veća i lošije izolirana, to je veća toplinska izguba, to je veća potrebna snaga kotla ili dizalice topline, a time i veći volumen spremnika iz istog faktora l/kW.

Orijetirano, obična kuća s podno površinom 120 do 160 m² izgrađena prema trenutnim standardima toplinske zaštite ima toplinsku izgubu oko 6 do 10 kW. Starije, neizolirane kuće slične veličine mogu imati toplinsku izgubu i 12 do 16 kW. Točna brojka se računa toplinsko-tehničkim izračunom (energetski audit ili projekt grijanja), orijentacijska procjena prema površini može poslužiti samo kao prvi grub nacrt prije konzultacija s projektantom.

Bitno je ne zaboraviti da se snaga kotla na kruto gorivo ne određuje direktno prema toplinskoj izgubi, već s određenom rezervom (zbog ranih početaka, mraznih dana, pripreme tople vode), a upravo ta rezerva snage je razlog zašto je akumulacijski spremnik potreban – bez njega bi višak snage kotla nemio kamo pohraniti.

Što se događa kod pogrešnog dimenziranja – premali u odnosu na pravi u odnosu na preveliki spremnik

Da bi bio razlika između pojedinih scenarija konkretna, pogledajmo ponovno spomenuti model kuće s toplinskom izgubom 9 kW i kotlom na kruto gorivo s snaga 20 kW, gdje je preporučeni volumen 800 litara (zaokruženo na dostupnu veličinu 750 ili 1000 litara). Usporedimo što bi značilo izabrati umjesto toga značajno manji ili značajno veći spremnik.

Pri premalom spremniku (u našem primjeru 500 litara umjesto preporučenih 800) nastaje jedan od dva problema: ili kotao mora biti „pritisnut" i gorjeti na nižu od imenite snage, da bi se toplina koja upravo nastaje, smjestila u manji volumen vode – što znači više pepela i tresa, nižu učinkovitost i brže zamučivanje dimnjaka i topljenja, ili pak obrnuto, kotao gorjeti na punu snagu, spremnik se brzo zagrije na maksimum, a višak topline mora biti odveden kroz sigurnosni (hladnjak) krug, što je čista toplinska izguba bez koristi.

Pri značajno prevelikom spremniku (npr. 1500 litara umjesto 800) sustav radi sigurno, ali nabetak na upotrebljivu temperaturu traje dulje – naročito pri prvom zatopku u hladnom stanju može trajati značajno dulje dok se u gornjem dijelu spremnika ne nađe dovoljno topla voda za grijanje. Investicija je veća (veliki spremnik stoji značajno više od manjeg, isto kao i njegova dostava, postavljanje i instalacija) i spremnik zauzima više prostora u kotlovnici, koji može nedostati npr. za spremnik tople vode ili druge tehničke uređaje.

Praktični primjer izračuna korak po korak

Da bi postupak bio potpuno konkretni, prolazimo cijeli izračun na jednom stvarnom tipu kuće.

Zadatak: kuća s podnom površinom 150 m², izgrađena s običnom razinom izolacije, toplinska izguba prema projektu grijanja 9 kW pri projektiranoj vanjskoj temperaturi. Vlasnik je odlučio za kotao na kruto gorivo (kovanice) s imenitom snaga 20 kW – snaga je namjerno veća od toplinske izgube, jer kotao neće raditi neprekidno, već po komadima (jedan zatopak nekoliko sati), a višak topline se pohrani u akumulacijski spremnik.

Korak 1 – snaga izvora: 20 kW.
Korak 2 – tip izvora i faktor: kotao na kruto gorivo, srednji preporučeni faktor 40 l/kW.
Korak 3 – izračun: 20 kW × 40 l/kW = 800 litara.
Korak 4 – zaokruživanje na dostupnu veličinu: najbliže standardne veličine spremnika na tržištu su 200, 300, 500, 750, 800, 1000, 1500, 2000, 3000 i 5000 litara – u ovom slučaju izbor pada prirodno na 750 ili 1000 litara, ovisno o tome koliko prostora je u kotlovnici raspoloživo i da li vlasnik preferira nešto konzervativniji (1000 l) ili uštedljiviji (750 l) variant.

Ako bi ista kuća koristila umjesto kotla na kruto gorivo dizalicu topline s snaga 8 kW (blizu toplinske izgube kuće, jer dizalica topline može raditi gotovo neprekidno i modulira snagu), izračun bi izgledao drugačije: 8 kW × 15 l/kW (srednji preporučeni faktor za dizalicu topline) = 120 litara. U praksi bi se za dizalicu topline obično izabrala standardna veličina oko 100 do 150 litara, ili bi se umjesto samostalnog akumulacijskog spremnika koristio direktno hidraulički izravnač ili kombinirani spremnik s ugrađenim spremnikom tople vode. Ova razlika (800 litara u odnosu na 120 litara za istu kuću) dobro pokazuje zašto nije moguće odgovoriti na pitanje iz naslova članka jednim univerzalnim brojem bez poznavanja tipa izvora topline.

Temperaturna stratifikacija u spremniku i njezin utjecaj na efektivni volumen

Akumulacijski spremnik ne radi kao homogena posuda s jednolikom temperaturom – dobro projektirani sustav koristi temperaturnu stratifikaciju, pri čemu najtoplija voda ostaje u gornjem dijelu spremnika, a najhladnija u donjem. Ova stratifikacija značajno utječe na to koliko je od ukupnog volumena spremnika u određenom trenutku stvarno korisno za grijanje.

Praktično to znači da iako spremnik iz našeg primjera ima ukupan volumen od 800 litara, za grijanje je direktno korisna najprije gornja, najtoplija sloj – donja, hladnija sloj služi kao rezerva koja se postepeno zagrijava pri sljedećem zatopu. Zato imaju ulaze i izlaze cijevi na spremniku svoje točne mjesta (vruća voda iz kotla ulazi gore, hladna vratna voda iz krugova vraća se dolje) i zato se ne preporučuje izmijeniti volumen spremnika na prevelike promjere pripojnih cijevi ili preintenzivno miješanje – to bi narušilo stratifikaciju i smanjilo stvarno korisni volumen, čak i ako bi ukupan volumen spremnika bio dovoljan prema izračunu.

Kombinacija više izvora topline u jednom spremniku

Stalno češće se akumulacijski spremnik koristi ne samo s jednim izvorom topline, već kombinira npr. kotao na kruto gorivo s solarnim kolektorima, ili dizalicu topline s električnim grejnim elementom kao rezervnim izvorom. U tom slučaju volumen spremnika se ne računa kao jednostavna suma potreba pojedinačnih izvora, jer pojedinačni izvori obično ne dostavljaju maksimalnu snagu u isto vrijeme (npr. sunce svijetli tijekom dana, kotao na drvo se grije većinom navečer i ujutro).

U praksi se kod kombinacije kota na kruto gorivo i solarnih kolektora često izlazi iz potreba dominantnog izvora (obično kota, jer dostavlja višu snagu u kraćem vremenu), a solarni krug se poveže putem zasebnog toplinskog izmjenjivača u donjem, hladnijem dijelu spremnika, gdje može zagrijavati vodu i pri nižoj temperaturi kolektora. Precizno dimenzioniranje kombiniranog sustava uvijek je individualno i preporučujemo ga konzultirati s projektantom grijanja – opća pravila iz ovog članka služe kao orijentacijska osnova, a ne kao zamjena za projekt kod složenijih sustava s više izvora.

Pregled preporučenih vrijednosti

Za brzu orijentaciju sažimo glavne brojeve iz ovog članka:

Kotao na kruto gorivo (kamena šljoka): 20–55 l/kW snage kota, praktični prosjek 40 l/kW.
Automatski kotao na pelete: 10–20 l/kW snage kota, ili dovoljno 50–100 l samo za hidrauličko odvajanje.
Dizalica topline: 10–25 l/kW snage, praktični prosjek 15 l/kW, glavno zbog ograničavanja ciklusa kompresora.
Solarni kolektori: 50–70 l na 1 m² površine ravnih kolektora.
Prosječan kućanstveni dom (120–160 m², s modernim izolacijama): gubitak topline otprilike 6–10 kW, stariji neizolirani domovi 12–16 kW.
Standardne dostupne veličine spremnika: 200, 300, 500, 750, 800, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000 litara.

Te vrijednosti su orijentacijske i izlaze iz obične prakse kod projektiranja sustava grijanja – za konkretan dom uvijek preporučujemo izraditi precizan projekt grijanja koji uzima u obzir i stvarni gubitak topline prema trenutnom stanju izolacije, način pripreme tople vode i moguću kombinaciju više izvora topline.

Često postavljana pitanja

Mora li imati akumulacijski spremnik i kod automatskog kota na pelete?

Ne, nije uvijek nužno, ali se u većini slučajeva preporučuje bar manji spremnik (50 do 150 litara) za hidrauličko odvajanje krugova, naročito ako kuća ima više krugova s različitim temperaturama (radijatori i podno grijanje). Kod jednostavnih sustava s jednim krugom i modernim modulacijskim kotlom u nekim slučajevima se može i bez njega, ali konkretnu preporuku treba potvrditi projektant ili proizvođač određenog kota.

Mожет ли бити акумулацијски спремник превелики за кота на дрво?

Да, практично да. Значајно предимензиран спремник удужује време потребно за загревање корисне температуре, нарочито при првом загревању у хладном стању, и непотребно повећава инвестиционе трошкове и захтеве за простор у котлој. Циљ је наћи волумен који покрива један обичан загревање (обично 20 до 40 кг дрва на једно натоварење при средњем котлу), а не максималну могућу величину која се уклопи у простор.

Како се мења потребни волумен ако имам у кући и подно гријање?

Подно гријање ради са нижом температуром гријања воде (обично 35 до 45 °C) у поређењу са радијаторима (често 55 до 70 °C), што у комбинацији са акумулацијским спремником значи да и хладнија, доња слој воде у спремнику је и даље корисна за подне кругове. То у пракси удужује време током којег је спремник „корисан“ без да је неопходно повећавати његов укупни волумен – разлика између температура слојева у спремнику се тако користи ефективније.

Може ли се волумен спремника допунски повећати ако се испостави као недовољан?

Саму исту спремнику директно повећати не може, али уобичајено решење је додати други спремник повезан у серији или паралелно са првим (тзв. тандемски повезивање). Ово решење захтева измене у расподели и регулацији, због чега је погодно разматрати ово унапред при пројектовању котлој и оставити довољан простор, чак и ако се други спремник инсталира тек касније.

Овлијује ли величину спремника топле воде (TUV) волумен акумулацијског спремника?

Ради се о две самосталне посуде са различитом функцијом – акумулацијски спремник служи за гријање, а спремник топле воде за загревање корисне воде. Нека комбинована решења (тзв. комбиновани спремници) имају спремник TUV уграђен директно унутар акумулацијског спремника у облику посебног спремника или проточног измјениоца – у таквом случају се укупни волумен бира о једно већи, да би остало довољно простора и за гријање воде око унутрашњег спремника. Подробније поређење ове теме наћи ћете у одвојеном чланку о разлици између акумулацијског спремника и спремника TUV.

Има ли разлика између волумена за нову градњу и реконструисану старију кућу?

Прама разлика у волумену нема, принцип израчунавања је исти – разлика је у томе што старије, слабије изолиране куће имају већи губитак топлоте, што при котлу на круто гориво често доводи до избора веће снаге котла, а дакле и већем израчунатом волумену спремника. При планираном додатном изолирању старије куће разумно је израчунавати снагу извора и волумен спремника који одговарају стању после изолирања, а не само тренутном стању пре реконструкције.

Povezane teme

Pogledajte i cijelu ponudu u kategoriji Akumulacijske posude.

Imate pitanje vezano uz ovu temu?

Nemate jasno koja bi količina posude bila prikladna za Vaš dom ili imate konkretnu situaciju s kombinacijom više izvora topline? Napišite nam – s radostijom ćemo Vas savjetovati.