Éra tepelných čerpadiel

1.12.2008, Peter Tomlein

Ing. Jozef Slováček, predseda AVTČ

 Viete ich projektovať?

Takú otázku si položili v Asociácii pre využitie tepelných čerpadiel (AVTČ) v ČR a zorganizovali seminár 28.11.07 na CHTF v Prahe, na ktorom sa snažilo 6 prednášateľov ukázať, čo je pre TČ dôležité. Základné požiadavky prezentovali pre TČ zem a vzduch-voda, nevenovali sa TČ vzduch-vzduch. Prednášali zväčšia odborníci z firiem, ktorí zvýrazňovali pozitíva svojich riešení najmä vo vzťahu ku zdroju nízkopotencionálneho tepla. Napriek tomu, seminár ukázal, že teplo zo vzduchu pre TČ, stále úspešnejšie konkuruje teplu zo zeme. Je to najmä vďaka stále dokonalejším riešeniam špirálového (skrol) kompresora. Teplo, ktoré v zime uniká z budovy do okolitého vzduchu, potom z okolitého vzduchu TČ vzduch-voda vracia späť do budovy. Kolobeh tepla je takto uzavretý.

TČ zem-voda odoberajú v zime teplo zo zeme, ktorá sa potom regeneruje od jari do jesene slnečnou energiou prenesenou do pôdy buď priamo alebo dažďom a podobne. Dalo by sa povedať, že zem je pre TČ slnečným kolektorom, ktorý akumuluje teplo. Ak by sa zem nestihla regenerovať prirodzene, je možnosť cez zemné kolektory preháňať zohriate médium napríklad v klasickom slnečnom kolektore. Využívanie okruhu zemného kolektoru na pasívne chladenie budovy, tiež napomáha tepelnej regenerácii zeme.

Umiestnenie tepelných čerpadiel vzduch-voda

Aj keď na umiestnenie vonkajšej jednotky TČ vplýva najmä situovanie domu a využitie jeho okolia, za výhodnejšie umiestnenie je považovaná severná strana v smere prevládajúcich vetrov, aby najmä v lete TČ neštartovalo do vyšších tlakových pomerov. Na druhej strane v zime by slniečko k zvýšeniu výparnej teploty mohlo prispieť.

Frekvenčne riadené otáčky kompresora

Ich prínos v TČ nie je taký výrazný ako v komfortnej klimatizácii, kde sa teplotný profil v chladenej miestnosti v priebehu dňa prudko mení a často je požiadavka na rýchle ochladenie vzduchu a potom na udržiavanie jeho teploty za podstatne nižšej potreby chladiaceho výkonu. Naopak teplota v miestnosti s podlahovým vykurovaním je vďaka akumulácii tepla aj pri prerušení vykurovania stabilná i po viac hodín. Premenlivú kondenzáciu zodpovedajúco k zmenám vonkajšej teploty je možné zabezpečiť aj metódou zapni/vypni. To platí aj pre výrobu teplej vody. A tak dôvod na použitie frekvenčne riadených kompresorov je najmä vtedy, ak TČ nielen vykuruje, ale aj chladí napríklad pomocou fan coilov a podobne.

Dotovanie tepelných čerpadiel

V rámci EÚ je viacero modelov od administratívne veľmi náročných až po tie jednoduchšie. Vo Francúzku nový majiteľ po inštalácii TČ certifikovanou formou osobou po predložení faktúry dostane 50 % z ceny TČ. Tým dosiahli 140 % nárast počtu aplikácií. Vo Fínsku majú TČ prvý rok elektriku zdarma. V iných krajinách napríklad vo Švédsku je to paušálny príspevok na TČ a pod. V ČR chcú prejsť v roku 2008 z podpory cez emisie CO2 na podporu na základe energetickej efektívnosti. Podobne to má byť aj v SR. U nás sa však zatiaľ počíta s nižšou podporou. Zníženú sadzbu za elektrickú energiu v dome, ktorý beží len na elektrinu s TČ máme aj u nás. Niektorí si však kladú otázku, či aj v budúcnosti pri stále rastúcom počte TČ táto zvýhodnená sadzba bude ponechaná.

Praktický postup návrhu, inštalácie TČ zem-voda alebo vzduch-voda

Respektíve spôsob komunikácie so zákazníkom zhrnul Ing. Jozef Slováček cez základné informácie o objekte, do ktorého má byť tepelné čerpadlo inštalované:

  • Lokalita
  • Druh objektu a jeho využitie
  • Podklady pre výpočet tepelných strát a ziskov
  • Nároky na ohrev vody, počet osôb, špičkový odber
  • Iné požiadavky na tepelnú energiu – ohrev bazénu, iné technológie
  • Využitie tepelného čerpadla pre chladenie

Dôležité je najmä pri výpočte tepelných strát nenechávať rezervy, započítavať všetky tepelné zisky. To má vplyv nielen na zvýšené investície do tepelného čerpadla, ale aj zatriedenie v rámci energetickej certifikácie budov.

Rozhodnutie, aký systém TČ bude pre daný objekt optimálny z hľadiska ich kladov i záporov, predpokladá znalosť miestnych hydrogeologických pomerov o úrovni podzemnej vody, o horninovej štruktúre vychádzajúcej z geologických máp alebo už z vykonaných vrtov. Vybavovanie vrtov, vodných stavieb je náročnejšie. Dôležité je správne dimenzovanie a ich regenerácia. Plošné kolektory nie sú také náročné, ale na pozemku s plošným kolektorom sa už nesmie stavať.

Stále vo väčšej miere sa tiež presadzujú TČ vzduch-voda, ktorých COP sa približuje a niekde i vyrovnáva s COP TČ zem-voda s plošným kolektorom pri nižších investičných nákladoch. Potrebujú však 3-4 tis. m3/h vzduchu na výkon 10 kW. Takže sú výkonovo obmedzené cca do 100 kW.

Ak sú podmienky pre systém voda-voda mal by byť s ohľadom na najvyššiu efektívnosť použitý po overení výdatnosti vodného zdroja čerpacou skúškou, posúdenie chemických vlastností vody. Jej teplota by mala byť nad 7 °C, inak je potrebné vradiť okruh s nemrznúcou zmesou. Vzhľadom na veľkosť prietoku 2-2,5 m3/h v rodinnom dome, je potrebné počítať s odfiltrovaním veľkého množstva nečistôt.

„Kotolňa“ s TČ sa zásadne líši od klasickej

Najmä požadovaným prietokom a teplotnou úrovňou vody cez kondenzátor. Ten je totiž predpísaný výrobcom vo vzťahu k tepelnému výkonu. Ak nie je prietok, TČ sa nespustí, pretože to preň znamená, že nie je potreba kúriť. Je preto potrebné dbať, aby aj pri uzatváraní niektorých okruhov regulačnými ventilmi, bol prietok cez kondenzátor zaistený, inak TČ vypne.

Platí zásada: čím nižšiu teplotu vykurovacej vody môžeme dodávať do vykurovacieho systému, tým vyššie sú energetické úspory a naopak. Preto ideálna kombinácia TČ je s podlahovým alebo stenovým vykurovaním.

Z hľadiska prevádzky kompresora najmä pri TČ vzduch-voda je výhodný z hľadiska počtu štartov akumulačný zásobník. Nemal by byť však väčší ako je nutné, aby sa v ňom nemarila energia, ak sa vonku oteplí.

Skúsenosti z prevádzky TČ potvrdzujú, že ak sa vyskytnú nejaké prevádzkové problémy v systéme, tak z 95 % to sú problémy vo vykurovacom systéme a len z 5 % je to vinou samotného tepelného čerpadla.

Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch

Je to vlastne zjednodušene povedané klimatizácia schopná kúriť i chladiť. Presadzujú sa najmä v nízkoenergetických domoch, kde súťažia ekonomicky s rekuperačnými výmenníkmi a solárnymi kolektormi najmä pri výkonoch pod 8 kW.

Kategórie dokumentu