Nedávno jsme se rozhodli u rodičů na domě snížit spotřebu elektřiny, zároveň zvýšit bydlení a o kousek se posunout k energetické soběstačnosti. V budoucnu snad bude možné snázeji přejít na fotovoltaický systém, třeba jednou i zcela ostrovní. 

Rodiče topí krbovými kamny, dřevem. Kamna mají od začátku výměník na ohřev vody. Rozhodnutí tedy bylo připojit na krbová kamna dva radiátory a kombinovaný bojler. Sníží se tak spotřeba elektřiny o dva přímotopy a snad i větší část spotřeby bojleru.

Komponenty systému

Krbová kamna

Původně to měla být Haas + Sohn Delta s výměníkem, která už 12 let slouží bez problémů, bez připojení na vodu. Ale! Výrobce uvádí, že kamna s výměníkem není možno provozovat bez vody, jinak se výměník zničí. A má pravdu. V našich kamnech se zkroutil, popraskal a tekl na několika místech. Kamna tedy bylo nutné vyměnit za nová. Volba padla na Haas + Sohn Grand Max s výměníkem. Povedlo se je koupit za 14 300Kč. Takže i když nečekaná investice, nebylo to tolik peněz, jak jsem se bál. Běžná cena je někde okolo 23 000Kč. V OBI ale měli nějakou akci. Dostali jsme kamna nezabalená, ale za tu cenu je to v pohodě.

Krbová kamna s výměníkem - Hass + Sohn Delta  Krbová kamna s výměníkem - Hass + Sohn Grand Max

Vlevo původní Delta s výměníkem, poškozeným 12 lety provozu bez vody. Jinak kamna stále funkční. Vpravo nová Grand Max s výměníkem, usazená na místě.

Bojler

Původní bojler byl 20 litrový Dražice TO 20. Místo něj jsme použili bojler stejné značky, jen 80l a kombinovaný. Dražice OKC 80. Do tohoto bojleru je zezadu vstup a výstup pro vodu z topení. Ta protéká skrz bojler vždy, když čerpadlo pohání oběh. Nevýhodou je, že když kamna přestanou dodávat teplo, oběhem skrz bojler dochází k jeho ochlazování. Teplo přechází do radiátorů. Z části tak funguje i jako akumulační nádrž pro zpomalení ochlazování topení. Díky termostatu již nedochází k vychladnutí bojleru. V okamžiku, kdy teplota vody ve výměníku kamen klesne pod 60st, přestane se čerpadlo točit a ochlazovat tak bojler. I když se přestane večer topit, ráno je voda v bojleru stále horká.

Bojler Dražice TO 20    Bojler Dražice OKC 80

Vlevo původní bojler, Dražice - 20L . Vpravo nový usazený, 80L kombinovaný.

Radiátory

Přímotopy byly nahrazeny klasickými deskovými radiátory Korádo. V rozměrech 60 a 100cm. Nic zajímavého ani nestandardního. Menší bude vytápět předsíň, větší koupelnu.

Přímotop DeLonghi Radiátor Korado

Úsporné oběhové čerpadlo

Systém v našem prostředí nebylo možno provozovat v samotížném režimu, musí tedy být zapojeno čerpadlo pro nucený oběh. 

Celý systém zavádíme mimo jiné proto, abychom uspořili elektrickou energii. Čerpadlo tak musí mít co nejnižší odběr. Pod tím si topenář bez problémů představí věc, co žere mezi 40-80Wh. Moje představa byla zhruba desetinová. Toho lze dosáhnout při použití nejmodernějších čerpadel. Zvolili jsme Grundfos Alpha2 25-40. Samo se dovede regulovat v rozsahu 5-22W. Většinu času čerpadlo u nás spotřebovává jen 7W! Rozdíl v ceně oproti klasickému čerpadlu Grundfos byl zhruba 2000-2500Kč. To by se mělo rychle vrátit na úsporách elektřiny.

Grundfos Aplha2 25-40

Instalované čerpadlo Grundfos Alpha2 25-40

 

Záložní zdroj

 

V případě nuceného oběhu je třeba zabránit přehřátí systému v případě výpadku proudu. Řešení se používají dvě. Vychlazovací smyčka a záložní zdroj.

Vychlazovací smyčka funguje na principu přívodu studené vody do přehřátého systému a odpouštění horké do odpadu. To může fungovat v případě, že máte zdroj studené vody nezávislý na výpadcích elektřiny. Například vodní řad. Smyčku není možné v naší situaci použít, protože je voda dodávána elektrickým čerpadlem ze studny. Když vypadne elektřina, neteče ani voda.

Záložní zdroj musíte použít v případě, že není možná vychlazovací smyčka. Zdroj udržuje v chodu čerpadlo dostatečně dlouho, než schladne kotel nebo se neobnoví dodávka elektřiny. Musí být dimenzován na několik hodin zásobování čerpadla. Pokud zvolíte čerpadlo s velkým odběrem, budete muset zvolit i velmi výkonný(a drahý) záložní zdroj.

Aktualizováno: záložní zdroj APC se rozbil a stejně nevyhovoval tvarem průběhu výstupního napětí (obdélník místo potřebného sinu). Nahradil jej Astip PS 150 - S0 (více viz sekce Aktuality na konci článku). 

tvar průběhu výstupního napětí  APC Back-UPS CS  Tvar průběhu výstupního napětí Astip PS150 S0

Na prvním grafu je vidět obdélníkový tvar výstupního napětí na původní APC Back-UPS. Takový tvar nevyhovuje motorům a tedy ani topenářským čerpadlům. Na druhém grafu je vidět téměř ideální sinus z nového záložního zdroje. Oba grafy jsou měřeny při běhu na baterii.

Na našich průměrných 7Wh bez problémů dostačuje záložní zdroj  APC Back-UPS, 540 Watts / 800 VA . Zdroj není nový, ale vydrží zásobovat 25W spotřebič po dobu 2 hodin a 30 minut. To by mělo bohatě čerpadlu stačit. Až odejdou baterie, dají se za cca 500Kč sehnat náhradní neoriginální.

Nedávno jsem narazil na další možnost zálohování čerpadla při výpadku proudu. Termoelektrický generátor. Nevím, jestli je to cesta do budoucna, rozhodně stojí za to aspoň si něco přečíst - soběstačnost: termoelektrický generátor.

 APC Back-UPS, 540 Watts / 800 VA Záložní zdroj Astip PS 150 - S0

(První obrázek původně instalovaný záložní zdroj APC, druhý obrázek průmyslový Astip se sinovou křivkou a připojením na externí baterii)

Jak to celé funguje?

Voda je tlačena čerpadlem skrze výměník v kamnech. Hned na výstupu vody z kamen je teploměr, tlakoměr a přetlakový ventil, nastavený na 2,5 baru. To kdyby selhalo veškeré řízení a tlak nekontrolovaně stoupal. 

Teploměr, tlakoměr - krbová kamna Přetlakový ventil  - krbová kamna

Následně voda putuje měděnými rozvody o průměru 15mm do místnosti vedle, předsíně. Rozvody se větví na stupačku k topení a pokračují dále do koupelny. V koupelně je první odvětven bojler (umístěn nejvýše v celém systému) a rozvody končí topením umístěným v koupelně.

Odtud se voda vrací zpět ke kamnům. Cestou projde čerpadlem a to ji natlačí do výměníku. Tlak v systému udržuje expanzní nádoba.

Expanzní nádoba Měděné rozvody průměr 15mm

Čerpadlo si samo reguluje otáčky a podle toho se mění i spotřeba. Naprostou většinu času však běží na 7W (viz fotka).

Grundfos - aktuální spotřeba 7W

Na displayi čerpadla aktuální spotřeba, 7W. Výkon nastaven na automatiku.

Teplota v systému kolísá podle intenzity topení někde mezi 50-65st. Na topení je to dostatečné. Bojler by snesl maličko vyšší teplotu. Ale ani tak to není problém, stačí pustit z kohoutku více teplé vody než obvykle. Odměnou je, že bojler nespotřebovává vůbec! žádnou elektřinu, celou dobu je odpojen.  

Teploměr bojleru Dražice OKC 80

Výhody

  • Spotřeba elektřiny poklesla na naprosté minimum. Celý systém spotřebovává jen 7W čerpadlem + něco málo pro udržení záložního zdroje ve standby (spotřeba neměřena).
  • Teplo je distribuováno po celém domě rovnoměrně. V místnostech nejdále od kamen jsou umístěny radiátory.
  • V místnosti s kamny není takové horko (kamna jsou ochlazována vodou v systému). 
  • Výměna kamen a bojleru za nové. Po 12 letech v provozu už byla stejně jen otázka chvíle, než by něco odešlo.
  • Odstranili jsme hlavní spotřebiče elektřiny. V budoucnu tak bude mnohem snazší přejít na fotovoltaiku.

Náklady

  • Kamna - 14 300Kč
  • Čerpadlo - 4 500Kč
  • Bojler - 7 200Kč
  • Záložní zdroj - dar původní APC nahrazeno novým ASTIP - 4800Kč
  • Termostat SALUS AT10 - 400Kč
  • Radiátory, rozvody, expanzní nádoba, práce instalatéra - 13 000Kč
  • Celkem: 39 000Kč 44200Kč (k původní ceně navíc zdroj + termostat)

Náklady snížíme (snad) ještě odprodejem původních funkčních dílů: starých kamen, bojleru a přímotopů.

Úspory

Původní bojler měl spotřebu 2200Wh a běžel 2-3h denně. Celkem tedy zhruba 5kWh za den. Přímotop se pouštěl denně zhruba na hodinu v koupelně, tedy 2kWh denně, příležitostně ten v předsíni. Řekněme 4x do měsíce na 2 hodiny. Při topné sezóně půl roku to dělá zhruba 1400kWh. Cena za kWh těsně nad 5Kč. Ročně by se mělo uspořit cca 7000Kč za elektřinu. S rostoucí cenou elektřiny ještě více. Návratnost investice zhruba 5 let. Životnost komponent (kamna, bojler, čerpadlo) zhruba 15 let.

Plány do budoucna

Do budoucna bychom chtěli přidat do systému akumulační nádrž. V noci je tepla přebytek a mohl by se ukládat v nádrži a uvolňovat do systému nad ránem, když už kamna vyhasínají.

Na letní sezónu bych rád zkusil připojit bojler na solární panel. Bude ale nutné dodělat i další okruh mezi panelem a bojlerem + přidat druhé čerpadlo. Aby systém nebral další elektřinu na provoz, rád bych využil fotovoltaického panelu. Když by svítilo slunce, čerpadlo by se točilo poháněné fotovoltaikou a ohřívalo vodu. Maximálně připojit malou baterii pro dochlazení solárního panelu po západu slunce (aby se západem slunce nepřestala ihned voda cirkulovat). Celý systém by tak mohl běžet ostrovně, bez připojení do sítě. Navíc bych získal zkušenosti s fotovoltaikou. Úspora na bojleru by mohla být dalších několik tisíc ročně. Náklady zatím netuším.

Z dlouhodobého hlediska bych chtěl všechny úpravy směřovat k provozu na fotovoltaiku. Inspiraci hledám například u Filipa Procházky a na jeho fóru mypower.

 

Aktuální informace

Říjen 2013

199kWh = 1095Kč. Je to právě rok, co fungujeme na systému popsaném v článku. Spotřeba za celý rok je 2406kWh = 13233Kč. Průměrná spotřeba před přebudováním systému byla zhruba 4400kWh/rok. Přestavbou se tedy povedlo snížit spotřebu elektřiny o 2000kWh a uspořit tak zhruba 11000Kč za rok. Návratnost investice by tak opravdu mohla být do 4 let.

spotřeba elektřiny 2012%2F2013 v kWh

Září 2013

207kWh = 1138Kč. Je znát, že už se často topí. Spotřeba proudu oproti červenci znatelně klesla. Bojler jede z většiny jen na teplou vodu z kamen. Občas přepneme záložní zdroj, aby jel z autobaterie. Pro jistotu máme připravenu i ještě jednu záložní autobaterii, vyřazenou z auta. Tam již nebyla dostatečná, ale pro těch 7Wh, které spotřebovává čerpadlo musí stačit. Dvě baterie navíc umožňují i případné dobíjení mimo chatu a výměnu v případě extrémně dlouhého výpadku proudu. 

Srpen 2013

263kWh = 1446Kč

Červenec 2013

322kWh = 1771 Kč (5,5Kč za kWh). Kamna nejsou používána, teplá voda jede z bojleru připojeného do sítě. Proto výrazně stoupla spotřeba. 

Červen 2013

Spotřeba energie za červen je 251kWh = 1380Kč. V červnu už se téměř vůbec netopilo a nárůst spotřeby způsobil bojler, který jel celý měsíc ze zásuvky. V letních měsících systém nijak elektřinu nespoří, oběh je zastaven (reguluje se sám termostatem SALUS AT10) a přívody do bojleru jsou zavřeny kohoutem. 

Květen 2013

196kWh = 1078Kč.

Duben 2013

Spotřeba energie za duben je 184kWh = 1012Kč. Část měsíce už bylo pěkně a netopilo se v kamnech. Bojler se tedy zapojil do zásuvky a jel na elektřinu. To zvedlo mírně spotřebu.

Alternativní zdroj pro léto zatím řešit nebudeme, návratnost by byla velmi špatná. Solární panel by vyžadoval další čerpadla, nový okruh, akumulační výměníkovou nádrž, investice ke 30 000Kč. A slunce nepokryje celé letní období. Když optimisticky předpokládáme tři celé měsíce provozu na solár, pak bychom uspořili zhruba 2250Kč ročně (90 dní * 5kWh denně * 5Kč/kWh). Návratnost 13 let a značné zkomplikování rozvodů. To snad raději při příští výměně bojleru koupit sérii Dražice OKF, která má připojení na FV panely. Instalace by pak byla výrazně jednodušší.

Březen 2013

Spotřeba energie za březen je 139kWh = 764Kč

Dokončili jsme instalaci nového záložního zdroje a autobaterie. Zdroj je připojen napřímo do sítě. Ze zdroje je napájeno čerpadlo, které se spíná samo podle teploty na termostatu. Při cca 60st sepne.

Grundfos Alfa 25-40 a Astip PS150 - S0 Čerpadlo%2C záložní zdroj%2C automobilová baterie%2C expanzní nádoba

 

Konečně dorazil nový záložní zdroj. Vybrali jsme Astip PS 150 - S0. Český výrobce, sinusový průběh na výstupu (kvůli motoru a elektronice čerpadla), připojení externí baterie a nízká klidová spotřeba. Zatím připojíme nějakou běžnou autobaterii, která už v autě nestíhá a uvidí se, co to utahne. V případě delšího výpadku bude možné použít baterii vyjmutou z auta (70Ah).

Zdroj by měl mít klidovou spotřebu pod 1W a čistý sinus. Zkusíme ověřit křivku osciloskopem. Nízká spotřeba se skvěle hodí k celému úspornému systému (čerpadlo jen 7W). Jen ta cena je trochu vyšší - 4700Kč. Trapézové zdroje jsou levnější, ale nevhodné pro topenářská čerpadla. 

Únor 2013

Spotřeba energie za únor je 153kWh = 841Kč. Čerpadlo jede průmerně na 7W. Problémy v soustavě tedy byly způsobeny kapajícím výměníkem a po instalaci nového se ustálil jak tlak, tak spotřeba čerpadla.

Objednán záložní zdroj. Po dlouhém vybírání padla volba na Astip PS 150 - S0. Průmyslový záložní zdroj se sinusovým výstupem a připojením externí baterie. Pro elektronicky řízená čerpadla by měl být použit jen sinusový výstup (nikoliv trapézový nebo modifikovaný sinus). Ověřoval jsem informaci jak u Astipu, tak Grundfosu. Cena 5000 Kč je o něco více, než bych si představoval. Na druhou stranu, jde o definitivní řešení zálohování, čerpadlo bude moct fungovat dlouhodobě na baterii (kdyby několik dní nešla elektřina) a možná bude zdroj využitelný i v budoucnu u FV systému. Astip je česká firma se sídlem v Brně, doufám, že případný problém nebo reklamace tak bude bez problémů. 

Výměník vyměněn za nový. Přestala se ztrácet voda, tlak se ustálil a čerpadlo se vrátilo ke svým 7W spotřeby. Instalovali jsme termostat SALUS AT10, který spíná čerpadlo jen, když jsou kamna dostatečně zahřátá. Kamna lépe spalují, bráníme tím nízkoteplotní korozi. Při vychladnutí kamen vypne čerpadlo a nevychladne tak voda v bojleru.

Termostat  SALUS AT10  Termostat SALUS AT10

Vybíráme nový záložní zdroj. Původní APC má nějaký problém s elektronikou a přepíná zmateně mezi baterií a 230V. Opravit se jej nepovedlo. Nejspíše budeme volit průmyslovou variantu s připojením na autobaterii. Kapacita bude mnohem vyšší, při nízkém odběru čerpadla by jej mohla baterie utahnout celý den. Navíc je možnost vyměnit baterii během chvíle za tu z auta, která je vždy připravena a po ruce.

Leden 2013

Spotřeba elektrické energie za leden 2013 je 171kWh (940Kč). Stále optimistická čísla - zhruba 43% původní spotřeby.

Odhalen důvod úbytku vody v systému a prudkého kolísání tlaku. Výměník netěsní a voda prokapává do topeniště. V rámci záruky bude vyměněn za nový (měl by přijet technik a vyměnit jej). Naštěstí není třeba použít celá nová kamna, výměník je vyjimatelný a nahraditelný za nový.

Uvažujeme nad zdrojem teplé vody pro měsíce, kdy se nebude topit v kamnech. Kdybych kupoval bojler teď, vážně bych zvažoval sérii Dražice OKF - FOTOVOLTAICKÉ OHŘÍVAČE KOMBINOVANÉ. Mají dvě topné spirály - 230V střídavý a stejnosměrný z fotovoltaických panelů. Navíc i výměník pro vodu z kamen. Stačilo by tak na jaře nakoupit panely a připojit je k bojleru. Účinnost fotovoltaiky pro ohřev vody nebude taková jako přímý ohřev vody solárním panelem (vodním), ale jednoduchost instalace by asi značně kompenzovala vyšší pořizovací cenu. Zatím to ale vypadá, že půjdeme cestou vodního solárního systému + čerpadla HS15 na 12V a fotovoltaického panelu pro jeho pohon. 

Prosinec 2012

Celková spotřeba elektrické energie za prosinec je 164kWh. Přepočteno na peníze zhruba 902Kč. Tedy přibližně 40% průměrné spotřeby před přestavbou topení. 

V soustavě se divně mění tlak. Za studena 1 bar, za tepla 2 bary. Takové rozdíly jsou podezřelé. Příčina se hledá, osobně tipuji nekorektně fungující expanzní nádrž. Může to vysvětlovat i vyšší spotřebu čerpadla?

Konečně se povedlo prodat poslední zbytky dílů z původního topení. Prodala se kamna i přímotopy. Bojler jsme darovali známému, který s ním nahradí stávající stejného typu. Takže pokud něco předeláváte, nestyďte se nabídnout původní díly v bazaru. Zájem o to bude. Kamna byla prodána za 4000Kč a přímotopy celkem za 1200Kč. Návratnost úprav se tak ještě zkrátila. Zatím to vypadá na návratnost během 3 let místo odhadovaných 5. 

Listopad 2012

Celková spotřeba elektrické energie v domě za listopad 2012 je 157kWh. Tedy cca 863Kč za měsíc. Bojler jede celou dobu bez připojení k elekřině (vytápěn jen kamny). AutoAdapt režim čerpadla změnil chování a ukazuje spotřebu zhruba 14 Wh. Hledáme příčinu skoku ze 7 na 14W a experimentujeme s tlakem systému. Za rok 2011 je průměrná měsíční spotřeba elektřiny zhruba 360kWh / 2000Kč. Úspora tedy vypadá hodně pěkně. Uvidíme, co v létě, až nebude bojler ohříván kamny.