Když se řekne rekuperace tepla z odpadní vody, většina lidí si představí, že se teplo odebírá z vody, která protéká výměníkem. To je pravda, ale ne celá. Ve svislém odpadním potrubí se odehrává ještě druhý děj, který není na první pohled vidět: potrubí se chová jako komín a teplá voda v něm uvolňuje páru, která na chladné stěně kondenzuje. Tenhle článek vysvětluje oba mechanismy – pro majitele domu srozumitelně, pro projektanta s odkazy na to, odkud co víme. Základní princip výměníku popisuje úvodní článek o rekuperaci tepla z odpadní vody. Tady jdeme o krok hlouběji.
Stoupačka jako komín
Splašková odpadní stoupačka je svislá trubka, která je dole napojená na ležatý svod do kanalizace a nahoře na hlavní větrací potrubí vyvedené nad střechu – to požaduje ČSN 75 6760 i ČSN EN 12056-2. Vzduch uvnitř je teplejší a vlhčí než venkovní, má tedy nižší hustotu, a proto v potrubí stoupá. Je to stejný jev jako v komíně: komínový efekt.
Jakub Vrána to v článku Větrání vnitřní kanalizace (TZB-info, 2021) popisuje z pohledu zápachu: pokud stoupačkou neprotéká odpadní voda, proudí plyny z kanalizace vlivem komínového tahu odpadním potrubím a navazujícím větracím potrubím nahoru. Pro nás je podstatné, co přitom proudí s nimi – vlhký a relativně teplý vzduch z místa, kam právě odtekla sprcha.
Důležitá je i druhá polovina Vránova popisu: při větším průtoku odpadní vody se proudění vzduchu otočí dolů. Padající voda vzduch strhává s sebou a stoupačka ho nasává z venku přes větrací potrubí. Vzduch se tedy v potrubí nepohybuje pořád jedním směrem – během silného odtoku dolů, mezi odtoky a po nich nahoru, komínovým tahem. Přesně v těch chvílích, kdy voda zrovna neteče, prochází výměníkem vlhký vzduch, který by jinak odešel střechou ven.
| Stav stoupačky | Směr proudění vzduchu | Co ho pohání |
|---|---|---|
| bez průtoku vody | nahoru, k větracímu potrubí | komínový tah (rozdíl teplot a hustot) |
| malý průtok (umyvadlo, dřez) | převážně nahoru | komínový tah, voda vzduch strhává jen málo |
| velký průtok (sprcha, vana) | dolů | padající voda strhává vzduch, nasává se z venku |
Podle Vrána, TZB-info 2021 (větrání vnitřní kanalizace). Rozhodující je uspořádání a odvětrání konkrétní stoupačky.
Citelné a latentní teplo
Teplo, které teplá voda nese, se dá odebrat dvěma způsoby. Citelné (senzibilní) teplo je to, o které se voda ochladí – z teploty sprchy směrem k teplotě stěny výměníku. To je mechanismus, se kterým počítá každý rekuperační výměník: odtékající voda stéká po vnitřní stěně, spirála se studenou vodou ji zvenčí ochlazuje a teplo prochází stěnou.
Latentní teplo je jiné povahy. Teplá voda ve sprše a v potrubí se odpařuje a sytí vzduch vodní parou. Když tenhle vlhký vzduch potká plochu chladnější, než je jeho rosný bod, pára na ní zkondenzuje zpátky na vodu – a při té změně skupenství uvolní skupenské teplo kondenzace, aniž by se změnila teplota. Na kilogram vody je to mnohonásobně víc, než kolik teplo vydá ochlazení téhož kilogramu o jeden stupeň. Zkondenzuje ale jen malá část vlhkosti, takže o výsledném podílu rozhoduje konkrétní instalace.
Vnitřní stěna výměníku EQUALIS THERM je přesně takovou chladnou plochou: zvenčí ji ochlazuje spirála se studenou vstupní vodou. V odpadním potrubí a stoupačce, do které je výměník zapojen, se uplatňuje i komínový efekt – tah způsobený rozdílem teplot a hustot vzduchu. Vede vodní páru z teplé odpadní vody k chladnější stěně výměníku, kde kondenzuje. Uvolněné latentní teplo fázové přeměny se předává studené vodě navíc k citelnému (senzibilnímu) teplu odebranému ze samotné kapaliny.
Co to znamená pro instalaci
Komínový tah se ale neuplatňuje pořád stejně – během silného odtoku se proudění obrací dolů a rozhoduje uspořádání a odvětrání konkrétní stoupačky. Z toho plyne několik praktických věcí:
- Svislá trasa. Kondenzace i komínový tah se uplatní na svislém úseku odpadního potrubí, kterým prochází voda i vzduch – tam se výměník osazuje tak jako tak.
- Odvětraná stoupačka. Komínový tah vzniká jen v potrubí, které je nahoře otevřené (hlavní větrací potrubí nad střechu). Stoupačka zakončená jen přivzdušňovacím ventilem se chová jinak – ventil pouští vzduch dovnitř, ne ven – a stoupavé proudění v ní je omezené. Tuhle část posoudí projektant nebo instalatér podle konkrétního domu.
- Bytový dům. Ve stoupačce bytového domu prochází výměníkem odpad z mnoha bytů a vzduch se v ní pohybuje téměř pořád – o umístění výměníku na společném potrubí píše článek o rekuperaci v bytovém domě.
- Nic se nezapíná. Oba mechanismy pracují bez elektřiny a bez regulace – výměník je pasivní, nemá co spínat.
Proč neuvádíme čísla
Kolik tepla připadá na kondenzaci par a kolik na ochlazení vody, závisí na výšce a odvětrání stoupačky, na teplotě a vlhkosti vzduchu v potrubí i na tom, jak často a jak dlouho voda teče. Bez měření za definovaných podmínek by každé procento bylo odhad – a odhady na web nedáváme. Číslo doplníme, až bude podložené.
Pro rozhodování se nic nemění: EQUALIS THERM snižuje náklady na ohřev vody až o 30 %. Jde o hodnotu v návrhových podmínkách. Skutečná úspora závisí na konkrétní instalaci a provozu. Kondenzace par je jeden z mechanismů, které se na tom podílejí, ne bonus, který by se k tomu přičítal.
Jak EQUALIS THERM tenhle problém řeší
Pasivní rekuperační výměník tepla z odpadní vody s akumulací, který předehřívá vstupní studenou vodu teplem z odtékající vody a snižuje náklady na ohřev vody až o 30 %. Pracuje zcela pasivně – bez elektřiny a bez pohyblivých částí.
Osazuje se do trasy odpadního potrubí svisle i vodorovně. Ve svislé trase se navíc uplatní kondenzace par na chladné stěně. Vyrábí se z materiálu korozivzdorná ocel AISI 316L. Zapojení musí být navrženo v souladu s požadavky normy ČSN EN 1717. Standardní rozměry pro potrubí DN 100–110 až DN 200 najdete na stránce produktu.
Časté dotazy
Co je komínový efekt v odpadní stoupačce?
Proudění vzduchu svislým potrubím vyvolané rozdílem teplot a hustot: teplejší a vlhčí vzduch uvnitř stoupačky je lehčí než venkovní, a proto stoupá k větracímu potrubí nad střechou. Když stoupačkou neteče voda, plyny z kanalizace jí vlivem komínového tahu proudí nahoru (Vrána, TZB-info 2021).
Odebírá rekuperační výměník teplo jen z odtékající vody?
Ne. Kromě citelného tepla, o které se ochladí odtékající kapalina, kondenzují na chladnější stěně výměníku vodní páry z teplé odpadní vody a uvolňují latentní teplo fázové přeměny, které přechází do předehřívané studené vody. Kolik z celkového tepla připadá na páru, závisí na instalaci a bez měření to neuvádíme.
Proudí vzduch ve stoupačce vždy nahoru?
Ne. Bez průtoku vody převládá komínový tah směrem nahoru. Při větším odtoku padající voda vzduch strhává a proudění se otočí dolů – vzduch se nasává z venku přes větrací potrubí (Vrána, TZB-info 2021). Kondenzace na stěně výměníku se tak neuplatňuje pořád stejně.
Co je latentní teplo?
Teplo, které se uvolní nebo spotřebuje při změně skupenství bez změny teploty – tady při kondenzaci vodní páry zpět na vodu. Citelné (senzibilní) teplo je naproti tomu to, o které se látka ochladí nebo ohřeje beze změny skupenství.
Jak dál
Kdo chce vidět, jak výměník pracuje jako celek, začne úvodním článkem o rekuperaci tepla z odpadní vody. Projektanti a instalatéři najdou podklady v technické knihovně. Kdo řeší konkrétní dům, může spočítat orientační úsporu v kalkulačce nebo poslat nezávaznou poptávku.