מחמם מים מיידי בגז - הבאמת "יותר חשמל פחות עמל"?...
מחמם מים מיידי בגז – מה טוב בזה?
בבחינת מוצר כל-שהוא, עלינו לשאול את עצמנו שאלה מקדימה והיא: " מה מכלול הדרישות שלנו מהמוצר"?
ננסה רגע להעלות את הצרכים ממתקן המים החמים בבית:
- - אספקת מים חמים מפוזרת בין כל ברזי הצריכה בבית (כיור מטבח, מקלחות, כיורי שירותים, מכונת כביסה וכו'...).
- - אספקת המים החמים בצורה בטוחה ובטמפ' מקסימלית ראויה.
- - אספקת מים חמים בכמות מספקת לכלל משתמשי הבית.
- - אספקת המים החמים בכל עת שבה המשתמש מעוניין בהם.
כמובן שאנו מעוניינים כי כל המרכיבים הנ"ל יסופקו בעלות מינמאלית...
אם ננסה לשאול את עצמנו האם אנו מקבלים מענה לדרישות הללו היום, נגיע למסקנה שלא בהכרח... (האם יש מים חמים בכל עת בה אנו מעוניינים או שנדרש לעיתים להמתין שעה-שעתיים לחימום המים בדוד? האם קורה שנגמרים המים החמים באמצע המקלחת, או שלחילופין "...אנחנו רק שני אנשים בבית..." ועדיין נדרשים לחמם 150/200 ליטר?). ואת מה שקיבלנו, האם קיבלנו במחיר הנמוך ביותר האפשרי?...
על שאלת המחיר נדון ברשומה ("פוסט") נפרדת.
בואו נסתכל בינתיים על שאר הדרישות....
ובכן, לגבי חלוקת המים החמים לכל נקודות הצריכה בבית אין הבדל בין חימום ע"י שמש, או חשמל או גז. מרגע שרשת המים נבנתה, היא תשרת רק את הנקודות המחוברות לסעפת – אם זו סעפת המים הקרים או סעפת המים החמים.
על-מנת להתקדם לדרישה הבאה –"אספקת המים החמים בצורה בטוחה ובטמפ' מקסימלית ראויה"- עלינו להבין מעט בפיזיולוגיה ומעט בתרמודינמיקה.
פיזיולוגיה של האדם – גוף האדם פועל בצורה תקינה בטווח הטמפרטורות של 36.5 – 37.5 מע"צ (מעלות צלסיוס). היפותרמיה (הלם קור) מתרחשת כאשר טמפ' הגוף יורדת מתחת ל-35 מע"צ, היפרתרמיה (הלם חום) מתרחש כאשר טמפ' הגוף עולה מעבר ל-38.3 מע"צ. שני המצבים מתארים בעיה בוויסות הטמפ' של הגוף כאשר בראשון כמות החום המיוצרת או נקלטת ע"י הגוף נמוכה מכמות החום הנפלטת ע"י הגוף לסביבה. ואילו בשני כמות החום המיוצרת או נקלטת ע"י הגוף גבוה מכמות החום הנפלטת לסביבה. שני המצבים מובילים להרס תאים (תופעה הנקראת "כוויות" חום או קור) ועלולים להוביל גם למוות!! חשוב להבין תהליכים אלו ע"מ להגיע למסקנה שטמפ' המים שאנו מכוונים אליה את המקלחת באופן טבעי, אינה גבוהה משמעותית מהטמפ' הרגילה של הגוף. במספרים, הטמפ' הממוצעת אליה מכוונים אנשים את תערובת המים הינה 40.5 מע"צ.
תרמודינמיקה של המים – ישנם שני תהליכים תרמיים עיקריים הקשורים לתהליך חימום המים בדוד: הולכה הינו התהליך המרכזי המתרחש בתוך המים והוא מבטא הולכה של חום מהאזור המחומם אל האזור המרוחק יותר. הסעה הינו התהליך המתרחש בין המים לבין הסביבה (במקרה שלנו הכוונה היא לדפנות דוד המים).
תהליך ההולכה משפיע גם לטובתנו – מאפשר חימום כל המים בדוד בעזרת חמם בודד הממוקם בתחתית הדוד, וגם לרעתנו – ברגע שנכנסו מים (עקב מקלחת) מתחיל קירור של יתרת המים בתוך הדוד. הגורמים המשפיעים על תהליך זה הינם מאפייני החומר, הפרש הטמפ' בין חלקי החומר המחומם והפרשי הטמפ' בתוך החומר המחומם (במקרה שלנו מדובר על המים).
תהליך ההסעה הינו תהליך שלילית בלבד במקרה שלנו. בתהליך זה המים מאבדים חום לדפנות כלי הקיבול שלהם. המרכיבים המשפיעים על תהליך זה הינם שטח המגע בין המים לדופן, הפרשי טמפ', מאפייני החומרים (גם המוסר וגם המקבל) וכן זמן התרחשות התהליך. חשוב לציין כי למרות שעל-מנת לטפל בבעיה זו מבודדים את דפנות דוד המים, עדיין במשך הזמן המים מאבדים חום לסביבה.
אחרי שלמדנו על שני התהליכים האלו, נתחיל לחבר את הקצוות...
אם, כפי שראינו לעיל, הטמפ' הנדרשת למקלחת היא כ-40 מע"צ בלבד. מדוע מכוון טרמוסטט דוד המים לכ-65 מע"צ? אז על-מנת לענות על שאלה זו, חסר לנו המידע המצביע על כך שהצריכה ממוצעת של מים במקלחת הינה כ-60-80 ליטר הנצרכים במהלך 8-10 דקות ממוצעות של מקלחת.
התשובה לשאלה זו מתחלקת לשניים:
- החלק הפשוט של התשובה הוא איבוד החום לסביבה. אם אנו מחממים את המים בדוד במשך X שעות ולא כל היום, אך מאידך מועדי המקלחות של בני הבית מתפרסים על-פני מספר שעות ואנחנו רוצים בכל מקלחת מים חמים בטמפ' מספקת. אז עלינו לחמם מים לטמפ' גבוהה יותר.
- החלק המעט יותר מורכב להסבר מתחבר לעובדה כי נפח האיחסון בדוד המים מוגבל (ל-120/150/200 ליטר או למידות אחרות). מתקבל כי דוד מים אחד המחומם ל-40 מע"צ יספיק ל-2/3/4 מקלחות (בהתאמה) בלבד!
מסיבות אלו, מחממים את המים לטמפ' גבוהה יותר מהנדרש ובזמן השימוש מוהלים במים קרים (כיוון התערובת מבוצע ע"י המשתמש על-פי המורגש על גופו). בדרך זו, מפחיתים את כמות המים הנדרשת לכל מקלחת. להתרשמות, כמות המים הנדרשת יורדת לתחום של מ-40 ליטר\מקלחת בחורף ועד כ-23 ליטר\מקלחת בקיץ.
אז מכל השאלה בה עסקנו –"אספקת המים החמים בצורה בטוחה ובטמפ' מקסימלית ראויה" – ענינו רק על החלק הראשון וגם זה באופן חלקי!! מאידך, על-מנת לאפשר את אספקת המים כשהם חמים, ולספקם למספר רב של משתמשים הרמנו את הטמפ' אליה אנו מחממים את המים ובכך הורדנו את רמת הבטיחות בה אנו מספקים את המים החמים משמעותית!!!
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת...
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת אין אגירה של מים. מחמם מים מיידי מתחיל לחמם מים רק ברגע שבו נפתח ברז מים בבית, ונכבה קצת אחרי סגירת הברזים החמים. לפיכך הוא מספק את המים בדומה לנעשה בבתי המשפט: "בזמן הרצוי", "רק בזמן הרצוי", "ובטמפ' הרצוייה"!
מרגע שאיננו מחזיקים מאגר מים חמים, איננו נדרשים לספק את המים החמים בטמפ' גבוהה מהנדרש לשימוש, ובכך ענינו על כל סעיפי הדרישה הנדונה!! (למה אם כן מכוונים מחממי המים לטמפ' של 45-48 מע"צ אם כל שנדרש הוא 40.5 מע"צ? הסיבה היא שמעבר להפסדי חום "המוסע" לדפנות צנרת המים, מספקים מים בטמפ' גבוהה מעט מהנדרש ע"מ לאפשר למשתמש לכוון את חום המים ע"פ העדפותיו).
אני מרגיש צורך לציין ולהדגיש כי מחמם מים מיידי חשמלי הוא מכשיר מסוכן אבסולוטית וממילא גם המסוכן ביותר שיש!! הסיבה לכך היא שלגוף החימום החשמלי קשר מתכתי ישיר עם המים המחוממים. במקרה של קצר חשמלי הזרם המקוצר מועבר אל זרם המים ומשם מקוצר דרך גוף המתקלח אל האדמה. רק מלתאר את זה נהיה לי עור ברווז...
אז כוס קפה ואנחנו ממשיכים לדרישה הבאה ממערכת חימום מים: " אספקת מים חמים בכמות מספקת לכלל משתמשי הבית"...
ראינו, בהסבר לדרישה הקודמת, כי דוד מים חמים (חשמלי או שמש) מכיל נפח מוגבל. ייתכן מצב בו דוד גדול (150, 200 ליטר) מספק מים לזוג בלבד – מצב בו יש מספיק מים חמים לכולם (יש לכך בעיות אחרות, נדון בהם במאמר על עלויות שנפרסם ברשומה {"פוסט"} נפרד). מאידך, המצב המתרחש בלא מעט מהמקרים הוא שדוד קטן (גם כן 150, 200 ליטר) צריך לספק מים למספר רב של נפשות. ואם כמו שראינו בהסבר לסעיף הקודם בכל מקלחת משתמשים בכ-40 ליטר מים חמים. ברור כי גם מבלי להתייחס להתקררות המים בתוך הדוד, אחרי 3 או 5 מקלחות כבר לא ישארו מספיק מים חמים למתקלח נוסף!!
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת...
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת המים מחוממים כאשר נפתח בבית ברז של מים חמים. המקרה היחיד בו אין מים חמים כאשר יש דרישה (והמכשיר תקין) הינו כאשר נגמר הגז!!
ואם שתינו כוס קפה בוודאי נזדקק מיד לשירותים. אבל רגע לפני זה בואו נחזור לדרישה השלישית שלנו ממערכת חימום המים: " אספקת המים החמים בכל עת שבה המשתמש מעוניין בהם "...
ראינו, בהסבר לדרישות הקודמות כי דוד מים חמים מוגבל הן בנפחו הן בקצב חימום המים שלו והן בגלל איבוד החום במהלך הזמן לסביבה ולמים טריים שנכנסים לדוד. לפיכך מתקבל כי יש לחמם את המים בדוד לפני השימוש – תהליך הנמשך 3/4 שעה עד שעתיים ויותר (תלוי בגודל הדוד, בעונת השנה ובמצב החמם). חימום זה מאלץ אותנו לחמם מים בצורה מתוזמנת לפני שאנו מתעתדים להתקלח, לעיתים בשעות הבוקר אך במרבית המקרים בשעות אחה"צ/ערב. לא שזה נורא לתכנן מראש אך לדבר משמעויות נוספות (בעיקר כספיות – ניתן לראות הרחבה בנושא במאמר הנוגע להשוואת עלויות חימום בגז לשיטות אחרות). בעיה נוספת מתגלה כאשר בבית דוד אשר אינו מספיק גדול על-מנת לספק מים חמים למקלחת כל בני הבית בחימום אחד, ואז נדרש להמתין לחימום נוסף בין מקלחות בני הבית.
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת...
במחמם מים מיידי בגז לעומת זאת הדברים פשוטים יותר ואף התשובה היא אותה תשובה כמו בדרישה הקודמת: המים מחוממים כאשר נפתח בבית ברז של מים חמים. המקרה היחיד בו אין מים חמים כאשר יש דרישה (והמכשיר תקין) הינו כאשר נגמר הגז!! כלומר, לא נדרש תיכנון מקדים של מועד חימום המים. לא נדרש ליצור התאמה בין גודל המאגר=דוד המים החמים למספר בני המשפחה דבר המשתנה מעת לעת (וכמובן עולה לא מעט כסף בכל פעם שנדרש לבצע התאמה – גם הגדלה וגם הקטנה!!).
עכשיו, אחרי שהשוונו את התאמת שיטות חימום המים לדרישות שיש לנו ממערכת המים. ניתן לסכם בקלות כי:
- מאפייני בטיחות – חימום מים על ידי מחמם מים מיידי בגז עומד בדרישות הבטיחות שלנו מהמערכת. ולעומת זאת בבטיחות מערכות חימום מים המבוססות דוד-מים-חמים הוכנסו פשרות רבות וזאת על-מנת לשפר איפיון דרישות אחרות ממערכות חימום מים!!
- מאפייני נוחות – חימום מים על-ידי מחמם מים מיידי בגז עומד בדרישות הנוחות שלנו מהמערכת. לעומת זאת בדרישות הנוחות של מערכות חימום מים המבוססות דוד-מים-חמים יש סטנדרט נמוך שאמנם אפשר לצמצם את פגיעתו בהתארגנות ותכנון אדוקים, אך לא ניתן להעלות את הסטנדרט לרמה של מערכות חימום מיידי בגז באופן מוחלט.
- מאפייני יחס עלות\תועלת – מאפייני יחס זה נבחן ברשומה ("פוסט") נפרדת.