Ефективност на системи за гореща вода

Подгряването на вода води до значителна консумация на електроенергия във всички домакинства. Все още обаче технологиите за получаване на гореща вода не са оптимизирани от гледна точка на енергоспестяването.

Според анализите, делът енергия за подгряване на вода от общото енергопотребление варира значително в различните държави. Разликите показват, че нуждите от гореща вода се увеличават в съответствие с нарастването на БВП на глава от населението и ръста на урбанизацията. Този растеж отразява и влиянието на избора на технологии от климата и културните фактори.

Енергийната политика сравнително успешно насърчава употребата на високоефективни подгреватели за вода, работещи с един вид гориво (електричество или газ). Недотам успешни обаче са опитите за налагане на най-енергоспестяващите технологии, ползващи всички останали видове ресурси.

ЕС въведе енергийно етикетиране, валидно за всички системи за гореща вода, било то нагреватели с газови бутилки, газови проточни нагреватели (без газови резервоари), електрически бойлери, термопомпени или соларни водоподревателни системи.

Въвеждането на етикетирането и другите начини за проследяване на действителната енергийна ефективност на всички конкуриращи се на пазара системи за гореща вода предоставя добри възможности за пестене на енергия. Предимствата на най-ефективните системи за гореща вода (понастоящем това са соларните и термопомпените системи) трябва да бъдат ясно изразени на пазара, за да може потребителите да бъдат надлежно информирани за алтернативите, които им се предлагат.

Настоящото етикетиране, при което обикновените бойлери с относително ниски загуби за горещия резерв се обозначават като високоефективни, може да обърка потребителя, ако той няма възможност да направи сравнение със системите, ползващи различни технологии, които предлагат далеч по-добри показатели по отношение на енергоспестяването.

Действителните спестявания на енергия при използването на най-ефективните системи за гореща вода зависят до известна степен от специфични географски фактори като климат и профил на водопотребление. Въвеждането на по-ефективни технологии зависи също и от физическите ограничения при подгряването на вода, готовността на потребителя да чака водата да се стопли, приемането на периоди с по-ниска температура на водата, както и естетическите фактори.

Също така изборът на системи за гореща вода е силно повлиян от склонността или финансовата възможност на потребителите да инвестират в по-скъпи системи, които пестят много енергия и са с по-ниски експлоатационни разходи.

При новите сгради повечето пространствени ограничения, свързани с ефективните системи, могат да бъдат елиминирани чрез интегрирането им още в самото начало на строежа. Други ограничения обаче могат да възникнат при смяната на наличните системи за гореща вода с по-ефективни алтернативи.

Видове водоподгреватели

Водонагревателите могат да бъдат газови, електрически или соларни. Те могат да доставят гореща вода непосредствено при необходимост, или да включват система за съхранение на подгрятата вода. Първият тип нагреватели са известни като “проточни”, а вторият тип обхваща бойлерите.

При бойлерите се наблюдават загуби на енергия при съхранението на водата, но по-бавното нагряване при тях води до по-ниска консумация на енергия, което би било от полза при соларни системи за водоподгряване или електрически водонагреватели.

Някои проточни нагреватели се проектират с по-малки размери и служат за подаване на гореща вода към една точка за водочерпене. Системите, включващи топлоакумулиращи резервоари за гореща вода, обикновено са свързани в мрежа от отделни точки за водочерпене за посрещане на всички нужди в домакинството.

Този подход свежда до минимум необходимостта от използване на отделни водоподгреватели, но води и до допълнителни загуби на енергия по водоразпределителната мрежа, тъй като нагревателят не може да се намира в близост до всяка точка на потребление.

Съвременните системи за гореща вода се проектират с управляваща логика, която може да бъде адаптирана към нуждите на даденото домакинство. Например ако контролерът отчете, че необходимостта от гореща вода е най-голяма в определени часове от денонощието, той може да адаптира периодите на повторно нагряване спрямо тях, за да се минимизират загубите на енергия, или да се ползват по-евтините тарифи за електроенергия (при положение, че в контролера могат да се заложат часовете с по-ниски тарифи, или че той може да ги следи в реално време).

Минимални стандарти за енергийна ефективност (MEPS)

Минималните стандарти за енергийна ефективност (MEPS) и схемите за етикетиране на системи за гореща вода по света традиционно се основават на определен набор стандарти и метрични показатели, които са обособени спрямо видовете подгреватели.

За всеки подтип (със или без топлоакумулиращ резервоар, спрямо източника на енергия, управлението и др.) съществуват специфични показатели за енергийна ефективност, даващи представа за съотношението между подадената енергия за подгряване и консумираната такава. Тези многобройни класификации показват разликите в работата на различните продукти от една и съща технологична подкатегория.

В същото време, те могат и да възпрепятстват подобрението на енергийната ефективност, правейки невъзможно сравнението между системите за гореща вода, работещи с различни технологии.

Това важи с пълна сила в случаите, когато потенциалът за пестене на енергия при ползването на водоподгревател, работещ с алтернативна технология (напр. соларни или термопомпени системи), е много по-голям, отколкото ако се използва най-ефективното решение от конвенционалните водонагревателни уреди (напр. бойлери с по-добра изолация). Подобен начин на разпространение на новите технологии обуславя наличието на консервативен пазар.

Най-интересните международни стандарти за оборудване и политики на етикетиране през последните години се наблюдават в Европа. Регламентът за Екодизайн Лот 2 води началото си от 2006 г. и е разработен с идеята за нуждата от хармонизиран стандарт за всички водонагревателни технологии, който да даде възможност на потребителите да сравняват различните решения и енергийните им показатели по унифицирана система за оценка на ефективността.

Например потребителите могат да сравнят електрически бойлер и кондензен газов котел, за да преценят кой от двата продукта е най-подходящ за нуждите им. След няколко години интензивна работа, новата разпоредба за водоподгревателите бе приета през 2013 г. Това дава много по-голям потенциал за развитие в посока енергийна ефективност, отколкото MEPS и етикетирането, защото разликите в енергийната ефективност на отделните технологии са много по-големи от тези между продукти, работещи на един и същ принцип.

Цялостната ефективност на системите за гореща вода не зависи само от енергийната ефективност на нагревателя. Колкото по-далеч е разположен подгревателят от точките на потребление, толкова по-големи са загубите при ползването на топла вода по системата. Например, ако е нужно малко количество топла вода, а нагревателят е разположен далеч от точката на водочерпене, то цялата водопроводна система трябва да се напълни с гореща вода, за да стигне тя до потребителя.

По този начин е много вероятно голяма част от топлинната енергия да бъде загубена преди следващото потребление на топла вода (особено ако става дума за потребление извън отоплителния сезон). Тези съображения биха били причина да се предпочете употребата на проточни водоподгреватели пред системи с централно водоразпределение.

Вариант са и опциите за намаляване консумацията на енергия посредством редуциране на нуждите от топла вода. Това включва използването на енергоспестяващи душове и чешми (батерии), както и на по-икономични перални. Също така се наблюдава повишен (или възобновен) интерес към използване на електрически водонагреватели с интелигентно управление на потреблението на електроенергия и интегриране на възобновяеми източници.

Процедури по изпитване

Съществуващите процедури за различните видове водонагреватели са ревизирани при влизане в сила на регламента за екодизайн и разпоредбите за етикетиране. В Европа разпоредбите не се позовават стриктно на съществуващите стандарти. Те определят метрични показатели и референтни условия за провеждане на изпитвания, които се подават на Европейския комитет по стандартизация (CEN).

При актуализиране на стандартите и постигане на съответствие с разпоредбите, те са вече хармонизирани и могат да бъдат споменавани като референция при прилагане на регламентите. Допълнителен документ определя допустимите преходни методи, базирани на съществуващи стандарти за изпитване плюс определени изменения на тестовата процедура. Тези изменения са въведени в ревизираните стандарти за провеждане на изпитвания.

През 2013 г. в сила влизат две разпоредби за водонагреватели:
• Регламент 814/2013 от 2 август 2013 г. за прилагане на Директива 2009/125/ЕО на Европейския парламент и на Съвета по отношение на изискванията за екопроектиране за водоподгреватели и топлоакумулиращи резервоари за гореща вода;
• Делегиран регламент 812/2013 от 18 февруари 2013 г., допълващ Директива 2010/30/ЕС на Европейския парламент и на Съвета по отношение на енергийното етикетиране на водоподгреватели, топлоакумулиращи резервоари за гореща вода и комплекти от водоподгревател и слънчево съоръжение.

Минималните стандарти за енергийна ефективност MEPS са дефинирани в регламента за екодизайн. Водоподгревателите на твърдо гориво и тези, специално проектирани за газообразни или течни горива, произведени предимно от биомаса, са изключени. Изискванията на регламента важат за всички видове водонагреватели с номинална мощност по-малка или равна на 400 kW и капацитет за съхранение по-малък или равен на 2000 литра.

Дефинирани са и изискванията за енергийна ефективност при подгряване на вода, което означава съотношението между полезната енергия, произведена от нагревателя, и енергията, необходима за работата на му, изразено в проценти.

Задължителни етикети

Етикетирането е задължително за всички видове водоподгреватели с номинална мощност по-малка или равна на 70 kW и капацитет по-малък или равен на 500 л. Соларните устройства (соларни компоненти, които не са част от комплект от водоподгревател и слънчево съоръжение) не са включени.

Има 5 различни варианта на етикети - за обикновени генератори (газови или електрически), за соларни водоподгреватели, термопомпени водоподгреватели, комплекти, съдържащи поне един обикновен генератор и един соларен генератор, и топлоакумулиращи резервоари.

За термопомпени и соларни водоподгреватели трябва да е дадена консумацията както при умерен, така и при топъл и студен климат.
Класовете на енергийна ефективност от A+++ до G се определят от размера на водоподгревателя.

В зависимост от годината (2015 или 2017) и вида на водоподгревателя, разрешените класове, които да се отбележат в етикета, варират както следва:
• за всички видове генератори, освен комплекти от соларни и обикновени водоподгреватели, настоящият регламент постановява, че през 2017 г. могат да се използват само класове от A+ до F.
• за комплекти от соларни и обикновени водоподгреватели, от 2015 г. насам скалата за енергийната ефективност важи в целостта си от A+++ до G.