+420 605 213 482

Tepelná čerpadla


ZEMĚ – VODA

Získávání tepla ze země

Pro jímání tepla ze zemního masivu se s největším úspěchem používá speciální plastové potrubí, ve kterém koluje ekologicky odbouratelná nemrznoucí kapalina, nejčastěji v koncentraci na -15°C. Pomocí oběhového čerpadla je tato kapalina dopravována k výměníku primárního okruhu (výparníku) kde se ochladí předáním energie do uzavřeného chladivového okruhu. Odebere se tepelný přírůstek získaný v zemi a ochlazená směs míří zpět do kolektoru k opětovnému zahřátí. Popřípadě se využívá méně rozšířená metoda přímého vypařování, kde na primární straně koluje přímo chladivo a jako materiál pro kolektor se používá měděné potrubí opláštěné plastem.  

Doporučení: Je nutné si uvědomit, že primární okruh země/voda je součást systému tepelného čerpadla, která se nedá vůbec, nebo jen s obtížemi opravit. Proto je nutné, aby veškeré součásti systému, jež jsou v provozu několik desítek let, byly z kvalitních materiálů, a tedy i byl co možná nejvyšší i faktor pasivní bezpečnosti. S tímto neodmyslitelně souvisí i kvalitní montáž

 

Varianty uložení primárního okruhu

Zemní plošný kolektor (ZPK)

Je oblíbeným zdrojem tepla pro TČ, především díky nízké pořizovací ceně. Nejčastěji používané potrubí má průměr 40, 32 nebo 25mm ve variantách pro zásypovou i bezzásypovou montáž. Délky jednotlivých smyček se činí 100 až 200m, hloubka uložení cca 40cm pod nezamrznou hloubku v dané lokalitě a rozteč jednotlivých smyček je 0,8  – 1,1m. Chladící výkon, který získáme z jednoho m čtverečního je závislý na typu horniny, zvodnatělosti, slunečním svitu na pozemek, a provozních hodinách tepelného čerpadla. Hodnota chladícího výkonu se běžně pohybuje kolem okolo 10-20W/m2. Stavby, chodníky a jiné zpevněné plochy výrazně ovlivňují výkonnost plošného kolektoru. Uložení plošného kolektoru je možné provést několika způsoby - viz obrázek č. 1 a 2.

Vrty pro tepelná čerpadla

Jsou zemní vrty, do kterých se instaluje kolektor, který je různými dodavateli nazýván odlišně (např. GVS, KT-TČ apod.). Jedná se většinou o plastové potrubí jednoduché nebo dvojité, U trubice z plastu, HDPE nebo PEX. Potrubí jsou naplněna teplonosnou kapalinou (většinou nemrznoucí směs s vodou). Tato kapalina přijímá teplo z horninového podloží a přivádí ho na povrch do tepelného čerpadla. Vrty se provádějí nejčastěji do hloubek mezi 50–150 m, ale existují systémy i s mělčími nebo hlubšími vrty. Vrty pro tepelná čerpadla se používají v zařízeních různé velikosti, počínaje jedním nebo dvěma vrty pro vytápění menších rodinných domů, až po systémy k zásobování kancelářských a komerčních budov, celých obytných komplexů atd. Podmínkou dobrého přenosu tepla na jedné straně a potřebou zamezit propojení jednotlivých zvodněných poloh horninového souboru a současně stabilizovat stěny vrtu, je utěsnění zaplášťového prostoru, tj. vyplnění mezikruží mezi stěnou vrtu a kolektorem vhodným materiálem. Obvykle se používá směs bentonitu a cementu. V závislosti na místních geologických podmínkách je na výplň mezikruží možné použití i jiných typů směsí. Při odborně a správně nainstalovaném kolektoru do vrtu je možno předběžně počítat s životností více než 100 let.
Země-voda

 

VZDUCH-VODA

Získávání tepla ze vzduchu

Tepelná čerpadla odebírající teplo ze vzduchu, jsou označovaná jako „vzduch-voda" případně „vzduch-vzduch". Teplo obsažené ve vzduchu se využívá přímo, výparníkem tepelného čerpadla přímo proudí venkovní vzduch. Teplota vzduchu se v průběhu topného období mění ve značném rozmezí. V souvislosti s tím se mění i topný výkon a topný faktor tepelného čerpadla. Při extrémně nízkých teplotách vzduchu topný výkon i topný faktor klesá. Vzhledem k tomu, že délka období s extrémně nízkými teplotami vzduchu je v porovnání s délkou topného období poměrně krátká, není význam tohoto období na spotřebu energie pro vytápění podstatný.

 

Postup při návrhu velikosti tepelného čerpadla  bez modulace výkonu kompresoru 

Je třeba respektovat tato zásadní kritéria:

  • Poměr úspory energie je závislý na topném výkonu tepelného čerpadla a jeho celkovém příkonu.
  • Pro zvýšení životnosti tepelného čerpadla je nutné minimalizovat počet startů kompresoru.
  • Systém se doporučuje řešit jako bivalentní, tedy tepelné čerpadlo + další doplňkový zdroj tepla (např. elektrokotel, plynový kotel apod.), informace viz dále v textu.
  • Snaha maximálně snížit finanční náročnost investice.
     

Výkon tepelného čerpadla vzduch-voda se pak obvykle pohybuje v rozmezí 70 až 80 % tepelné ztráty objektu (uvažováno s výkonem tepelného čerpadla za podmínek A2/W35). Při tomto poměru tepelné čerpadlo dodá do objektu za období topné sezóny 90 až 95 % tepla a doplňkový zdroj dodá pouhých 5 až 10 % tepla.
 

V některých případech (např. domy s malou tepelnou kapacitou, nebo když není použita akumulační nádrž) je vhodné zahrnout do výpočtu potřebného výkonu zdroje tepla i dobu vysoké sazby elektrické energie, po kterou je nutné tepelné čerpadlo automaticky odstavit z provozu. V České republice je většinou nízká sazba elektrické energie v délce trvání celkem 22 hodin denně a 2 hodiny denně trvá vysoká sazba. Je třeba sečíst tepelné ztráty budovy, připočítat potřebu tepla pro přípravu teplé vody, případně zakalkulovat ohřev vody v bazénu a výslednou hodnotu zvětšit o 10 %. Potřebný výkon tepelného čerpadla je potom dán vztahem:
 

potřebný výkon = tepelná ztráta objektu při dané venkovní teplotě x 1,1 (koeficient navýšení výkonu pro 2 hod. blokování provozu tepelného čerpadla systémem HDO).
 

Minimální kritérium výkonu tepelného čerpadla stanovují i distributoři elektrické energie. Pro vytápění tepelným čerpadlem je dvoutarifový produkt  kombinovatelný s distribučními sazbami s operativním řízením doby platnosti nízkého tarifu po dobu 22 hodin. Pro přiznání sazby D56d pro domácnosti, nebo C56d pro firmy a podnikatele, musí topný výkon tepelného čerpadla krýt minimálně 60 % tepelných ztrát vytápěného objektu.

 

VODA - VODA

Jedná se o otevřený systém – z jedné či více studní se přímo do tepelného čerpadla čerpá podzemní voda, kterou je potřeba po jejím ochlazení zasakovat do stejné podložní vrstvy. Konstrukce vrtu je stejná jako u klasických studen. Velkou pozornost je třeba věnovat průměru vrtu ve vztahu k použité výstroji a ponornému čerpadlu. Výstroj vrtu musí být z kvalitního materiálu. Důležitá je tloušťka stěn a typ spojení výstroje, způsob provedení perforace ve výstroji a obsypový materiál. Na studnách je třeba provést čerpací zkoušku pro stanovení množství vody, které je možno dlouhodobě odebírat a dále provést rozbor kvality vody. Vždy je třeba se ujistit, že v dané lokalitě je možné dlouhodobě odebírat potřebné množství vody, kterou stanovil projekt a že je možné vodu po jejím ochlazení vracet zpátky do stejné podložní vrstvy. Tento systém je možné provést pouze v lokalitách s velkým výskytem podzemní vody, nejčastěji v okolí vodních toků. Systém se nejčastěji ekonomicky vyplácí pořizovat v lokalitách s hladinou podzemní vody cca do 30m a vydatností podzemní vody nad 1 l/s.

Voda-voda


COPYRIGHT Instalatéřství-Topenářství David Dostál 2016 - 2018