Spełnienie obowiązujących przepisów w zakresie energochłonności budynków staje się nie lada wyzwaniem już teraz, nie mówiąc o standardach, które będą obowiązywać od 2021 r. System odzysku ciepła z wody szarej to prosty sposób, aby dodatkowo zaoszczędzić energię i znacząco poprawić bilans energetyczny budynku.

Zapotrzebowanie budynku na energię oraz to, ile będzie jej wykorzystywane, zależy m.in. od daty powstania obiektu i może wynosić od 70 do 120 kWh/m² w budownictwie nowoczesnym, nawet do 300 kWh/m² w starym budownictwie. Najwięcej ciepła wydostaje się przez ściany zewnętrzne, dach, podłogi przy gruncie, okna, a także przez instalację wentylacyjną. Odpowiedni projekt architektoniczny i instalacyjny, wysokiej jakości materiały budowlane oraz systematyczna konserwacja mogą w znaczący sposób przyczynić się do osiągnięcia korzystnego bilansu energetycznego budynku oraz do obniżenia rachunków za jego ogrzewanie w przyszłości.
W obiektach już istniejących na zmniejszenie strat energii wpływ będzie mieć np. wymiana okien na bardziej szczelne, poprawa izolacji termicznej ścian zewnętrznych, zmiana źródła ciepła, np. z kotła węglowego na gazowy, zainstalowanie kolektorów słonecznych czy też zmniejszenie zużycia ciepłej wody. Tradycyjne źródła energii mają dziś alternatywę w postaci ekologicznych rozwiązań, wśród których wymienić należy m.in. pompy ciepła, biomasę, kolektory słoneczne czy przydomowe elektrownie wiatrowe. Uwzględniając strefę klimatyczną, w której zlokalizowany jest budynek, oraz jego wielkość i kształt, możemy prawidłowo ocenić zapotrzebowanie energetyczne domu.

Wskaźniki EP i EK
Zaostrzające się wymogi prawne dotyczące energochłonności budynków bezpośrednio wpływają na proces inwestycji nowo budowanych obiektów, a także tych termomodernizowanych. Przepisy determinują zastosowanie materiałów o odpowiednich parametrach izolacyjnych. W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie szczegółowo określone są wartości współczynnika przenikania ciepła U dla różnych rodzajów ścian, stropów, okien czy drzwi. Narzucone są również grubości izolacji cieplnej dla przewodów rozdzielczych oraz komponentów instalacji centralnego ogrzewania.
Poza zastosowaniem materiałów budowlanych o określonych właściwościach, aby spełnić narzucone wymagania, niezmiernie ważny jest dobór odpowiedniego źródła ciepła oraz chłodu. Dla budynków zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej czy gospodarczych rozpatrywać należy także energię pobieraną przez oświetlenie. Wszystko to ma na celu ograniczenie energochłonności budynków. Powyższe aspekty przekładają się na wartość wskaźnika energii EP. Jest to wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną przeznaczoną do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody w budynku wyrażony w [kWh/(m² · rok)]. Wskaźnik EK wyraża natomiast roczne zapotrzebowanie na energię, jaką należy dostarczyć do budynku, aby zapewnić utrzymanie założonej w projekcie temperatury wewnętrznej, wentylacji oraz na przygotowanie ciepłej wody. Uwzględnia on straty przesyłowe oraz wynikające z przenikania ciepła. Określa, ile budynek rzeczywiście zużyje energii. Jest ściśle powiązany z konstrukcją obiektu. Zatem przemyślany projekt architektoniczny, uwzględniający odpowiednie usytuowanie względem stron świata, umożliwiający maksymalne wykorzystanie światła dziennego oraz energii słońca, może znacznie obniżyć wartość EK.

Jeszcze wyższa sprawność
Spełnienie obowiązujących przepisów staje się nie lada wyzwaniem już teraz, nie mówiąc o standardach, które zaczną obowiązywać od 2021 r. W tym celu audytorzy i projektanci coraz częściej sięgają po urządzenia grzewcze wykorzystujące odnawialne źródła energii. Czy można zatem jeszcze bardziej usprawnić system podgrzewu ciepłej wody użytkowej, który oparty jest na najefektywniejszych rozwiązaniach?
Powszechnie w budynkach stosuje się następujące sposoby przygotowania ciepłej wody użytkowej:
• akumulacyjny – wodę zgromadzoną w zasobniku podgrzewa wężownica zasilana przez źródła ciepła, płaszcz wodny i/lub grzałka elektryczna; • przepływowy w źródle – urządzenia przepływowe podgrzewają wodę na bieżąco, a źródło ciepła załącza się automatycznie po otwarciu zaworu czerpalnego baterii;
• przepływowy przez zbiornik.

System odzysku ciepła z wody szarej. Jest to urządzenie do odzyskiwania energii ze zużytej, ciepłej wody w budynkach jednorodzinnych oraz wielorodzinnych, w hotelach i innych budynkach, w których ciepła, niezbyt zabrudzona woda, czyli tzw. ścieki szare, jest spuszczana do kanalizacji. Działanie systemu jest proste i intuicyjne:
• woda szara przechodzi nad dwoma specjalnie ukształtowanymi arkuszami metalu (wykonanymi ze stali nierdzewnej AISI 316 L, a więc odpornymi na korozję), sprasowanymi w wężownicę i zespawanymi ze sobą;
• wewnątrz wężownicy, w przeciwprądzie w stosunku do ścieków, przepływa czysta woda wodociągowa, która zasila: kocioł, przepływowy podgrzewacz wody lub bezpośrednio wylewkę. Woda ta podgrzewa się, pobierając ciepło od ścieków;
• dzięki temu do kotła, podgrzewacza wody czy wylewki dociera wstępnie podgrzana woda. Takie rozwiązanie zapewnia redukcję ilości energii potrzebnej do jej dalszego podgrzania.
Stalowy wymiennik ciepła umieszczony jest w wodoszczelnym płaszczu polipropylenowym, który połączony jest szeregowo z rurami kanalizacyjnymi. Wnętrze kanału jest całkowicie puste, co uniemożliwia gromadzenie się brudu.

Wybór sposobu instalacji systemu odzysku ciepła.
Przede wszystkim koncentruje się on na znalezieniu złotego środka pomiędzy zachowaniem wysokiej wydajności energetycznej zastosowanego rozwiązania a łatwością instalacji. Możliwe są dwa różne ustawienia wymiennika przedstawione na schematach A i B (rys. 1 i 2). W celu uproszczenia schematu, został zaprezentowany tylko jeden punkt poboru c.w.u. i odpływu kanalizacyjnego, ale możliwe jest wykorzystanie większej ich liczby.

Uwarunkowania efektywności
Sprawność odzysku ciepła prezentowanego rozwiązania waha się od 30 do 75% w zależności od zainstalowanej długości systemu (można użyć kilku wymienników ciepła połączonych szeregowo lub równolegle, rys. 3) i natężenia przepływu wody. Zarówno niski koszt zakupu, jak i instalacji pozwalają na szybki zwrot inwestycji:
• w ciągu 5-10 miesięcy w przypadku intensywnego zużycia ciepłej wody użytkowej,
• do 2-3 lat przy standardowym użytkowaniu.
Generalnie efektywność rozwiązania zależy od temperatury magazynowania c.w.u. w zasobniku i zastosowanego schematu instalacji.
Niewątpliwie większe oszczędności energii zapewnia system prezentowany na schemacie B (rys. 2). Należy mieć jednak na uwadze, że im dalej wymiennik ciepła jest umieszczony od odpływu, tym większe straty ciepła będą występowały w rurach na odcinku między odpływem a wymiennikiem (głównie w przypadku bardzo krótkich i nieciągłych poborów c.w.u.). W odniesieniu do schematu A, sprawność odzysku zależy zasadniczo od temperatury zasobnika ciepłej wody (podgrzewacza). Instalacje dla domowych użytkowników są najprostsze do wykonania i na ogół są powiązane ze schematem A, a zatem mają większą wydajność energetyczną w przypadku średnich i wysokich temperatur magazynowania c.w.u. W przypadku rozwiązania przedstawionego na schemacie A, jeśli wymiennik jest wbudowany w element użytkowy (np. znajduje się pod brodzikiem), zaletą jest bardzo krótkie połączenie, co minimalizuje straty ciepła.
W tabelach 1 i 2 zaprezentowane są efekty działania przykładowej instalacji ze sprężarkową pompą ciepła o mocy nominalnej 12 kW, przygotowującej ciepłą wodę użytkową w przepływie, bez zastosowania systemu odzysku ciepła z wody szarej (tabela 1) oraz z zastosowaniem tego rozwiązania (tabela 2). Jak pokazuje zestawienie, dzięki wykorzystaniu systemu odzysku ciepła z wody szarej, dostępna jest większa ilość ciepłej wody w zbiorniku, co bezpośrednio przekłada się na zmniejszenie zapotrzebowania energii na produkcję c.w.u. Dzieje się tak dzięki temu, że temperatura wody surowej napływającej do zbiornika jest o 10°C wyższa, a więc należy ją podgrzać jedynie o 25°C, a nie o 35°C. Zwiększyło to również komfort kąpieli, zapewniając ciągły przepływ ciepłej wody.
Wobec coraz bardziej zaostrzających się przepisów, warto szukać nowych rozwiązań pozwalających na zmniejszenie wykorzystania energii. System odzysku ciepła z wody szarej idealnie wpisuje się w aktualne potrzeby zarówno samego użytkownika, jak i projektantów dążących do osiągnięcia odpowiednich wartości wskaźników w charakterystykach energetycznych budynków. Rozwiązanie jest proste, a zastosowanie go obarczone niewielkim, o ile nie znikomym ryzykiem. Przy wykorzystaniu systemu w połączeniu z najefektywniejszymi źródłami ciepła, duża część energii zostaje zaoszczędzona, co przekłada się również na niższe koszty eksploatacji.