Druhy tepelných čerpadel
Systém vzduch - voda
Teplo obsažené ve vzduchu se využívá přímo. Výparníkem tepelného čerpadla přímo proudí venkovní vzduch.
Požadavky pro instalaci:
- minimální (základ pod výparník při venkovním provedení nebo prostupy zdí a zajištění odvodu kondenzátu při vnitřním provedení.
Výhody
- snadná instalace
- nízká pořizovací cena
- možný celoroční provoz s efektivním využitím pro přípravu teplé užitk. vody a vody v bazénu
- nižší topný faktor v zimních měsících je kompenzován velmi vysokým topným faktorem v přechodném období
- prům. teplota vzduchu v topném období +3 °C
- nenarušují teplotní rovnováhu okolí
Nevýhody
- závislost topného výkonu na teplotě venkovního vzduchu
Systém země - voda
Teplo obsažené v zemi - tzv. geotermální teplo - se využívá nepřímo. Získává se ve výměníku tepla - zemním kolektoru, a převádí se cirkulačním okruhem do výparníku tepelného čerpadla pomocí teplonosné kapaliny. Používaná teplonosná kapalina je nemrznoucí a ekologicky nezávadná. Cirkulaci teplonosné kapaliny zajišťuje oběhové čerpadlo. Cirkulující kapalina se ve výparníku tepelného čerpadla ochlazuje a v zemním kolektoru se znovu ohřívá geotermálním teplem.
Požadavky pro instalaci:
- zemní kolektor - plošný (horizontální) nebo hloubkový (vertikální)
- povolení vycházející z platné legislativy
- povolení vycházející ze zákona o nakládání s vodami
- stavební povolení a povolení Českého báňského úřadu
Výhody
- stálý výkon tepelného čerpadla
Nevýhody
- vysoké pořizovací náklady (cena se navyšuje o zemní práce)
- vysoké nároky na technické řešení kolektoru
- teplota primárního okruhu - vertikální kolektor cca 0 °C, horizontální kolek, cca -3 °C
- nutnost regenerace kolektoru, tj. odstávka tepelného čerpadla (v letním období nelze ohřívat teplou užitkovou a bazénovou vodu)
- požadavek velkého prostoru pro kolektor
- vliv na vegetaci na povrchu kolektoru
Systém voda - voda
Teplo z podzemní vody se získává tak, že voda je čerpána z čerpací studny do výparníku tepelného čerpadla. V něm se ochladí a ochlazená je vracena do druhé, vsakovací studny.
Požadavky pro instalaci:
- dvě studny (sací a vsakovací) s dostatečnou vzdáleností
- vhodné chemické složení čerpané vody
- minimální celoroční teplota vody +8 °C
- dostatečný průtok vody ověřený minimálně čtrnáctidenní čerpací zkouškou
- povolení vycházející z platné legislativy
- povolení vycházející ze zákona o nakládání s vodami, stavební povolení a povolení Českého báňského úřadu
Výhody
- stálý výkon tepelného čerpadla
- příznivý topný faktor
- nízká pořizovací cena
Nevýhody
- složité technické řešení
- závislost na množství podzemní vody
- nebezpečí vyčerpání studny
- přísné nároky na složení, tepl. a množství vody
- vyšší nároky na údržbu
- v případě neodborného provedení hrozí narušení ekologické rovnováhy podzemních vod
Výběr tepelného čerpadla
S výběrem správného tepelného čerpadla Vám samozřejmě vždy rádi pomůžeme, povíme Vám klady i zápory každého čerpadla a pokusíme se vybrat tepelné čerpadlo Vám přímo na míru při zohlednění veškerých požadovaných faktorů.
Základní postup pro výběr vhodného tepelného čerpadla:
1.Výkon tepelného čerpadla
Základním krokem pro výběr optimálního výkonu tepelného čerpadla je určení tepelné ztráty domu. Tepelná ztráta domu
je množství tepla v kWh, které ztratí dům při venkovní teplotě-12°C až -18°C ( podle zvolené oblasti) za 1 hodinu.
Výpočet tepelné ztráty najdeme v projektu topení. Pokud tento výpočet nemáme, můžeme tepelnou ztrátu odhadnout sami.
Výpočet provedeme pro oblast s nejnižší výpočtovou teplotou –12°C. V chladnějších oblastech bude ztráta až o 12%
větší.
Nejrychlejší metodou je metoda objemová. Nejprve spočítáme vytápěný objem domu v m3.
Potom tento objem vynásobíme koeficientem měrné spotřeby energie Qps , který je určen především materiálem obvodového pláště domu a druhem oken.
Plná cihla 45 cm + kastlová okna 35 W/m3
Plná cihla + 5cm polystyrenu + okna s dvojsklem 22 W/ m3
Děrované cihly CDK 36 cm nebo CDM + dvojsklo 30 W/ m3
Pórobetonové tvárnice 30 cm + dvojsklo 24 W/ m3
Cihelné bloky CD TÝN , INA 36,5 cm +dvojsklo 27 W/ m3
Cihelné bloky CD IVA + dvojsklo 22 W/ m3
Bloky YTONG, HEBEL, THERM 36 cm + dvojsklo s ditermem 17 W/ m3
Bloky THERM 44 , POROTHERM + dvojsklo s ditermem 15 W/ m3
Takže například pro rodinný dům 10x10x6m o objemu 600m3 je v případě plných cihel a starých oken tepelná ztráta
600x35 = 21000 W = 21 kWh, kdežto u nového domu o stejné velikosti , postaveného z Porotermu 44 cm s kvalitními
okny bude ztráta 600x15 = 9 kWh.
Tento výpočet nemusí být naprosto přesný, neboť výkon tepelného čerpadla se navrhuje optimálně na 60 až 80%
tepelné ztráty. V tomto rozmezí se úspora výrazně neliší ( do 5%).
2. Volba typu tepelného čerpadla (primárního zdroje tepla)
Dalším důležitým krokem je volba primárního zdroje tepla. Máme tři základní zdroje tepla.
Prvním z nich je okolní vzduch. Tepelná čerpadla odebírající teplo ze vzduchu a předávajícího jej do vody (radiátorů, podlahového vytápění apod.) se označují názvem vzduch – voda. Je možné je instalovat všude. V našich klimatických podmínkách, zejména v nižších polohách (do 500m nadmořské výšky) jsou schopna uspořit ( při výstupní teplotě do 50°C) asi 55 až 60% nákladů na vytápění. Náklady na pořízení tohoto typu čerpadla jsou zpravidla nižší než u ostatních typů tepelných čerpadel. Proto bývá návratnost investice v některých případech nejkratší (především u větších domů).
Dalším zdrojem tepla může být zemský povrch. Tepelná čerpadla odebírající teplo ze zemského povrchu se označují názvem země – voda. Jsou schopna ušetřit (při výstupní teplotě do 50°C) cca 65 až 70% nákladů na teplo. Jako primárního zdroje tepla se využívá buď hloubkového vrtu nebo plošného zemního kolektoru. Investice do tepelného čerpadla odebírajícího teplo z vrtů je ze všech typů nejvyšší. Způsobují to hlavně vysoké náklady na zhotovení vrtů. Jejich instalace se vyplatí především v chladnějších oblastech a tam, kde není dostatečná plocha pro plošný kolektor.
Dalším zemním zdrojem je plošný zemní kolektor. Ekonomické výsledky u tohoto zdroje jsou velmi podobné jako u vrtů. Náklady na pořízení jsou však podstatně nižší. Plošný kolektor vyžaduje na 1 kWh výkonu tepelného čerpadla cca 40 až 50 m2 plochy. Ideální je jeho volba u novostaveb, kde je většinou tato plocha k dispozici.
Posledním zdrojem tepla mohou být spodní vody. Tepelná čerpadla odebírající teplo ze spodní vody se označují názvem voda - voda. Pomocí ponorného čerpadla čerpáme vodu ze studny (vrtané nebo kopané) a proháníme ji tepelným erpadlem,
které jí odebírá teplo. Tato ochlazená voda se pak pouští do druhé studny (vsakovací) nebo do potoka apod.
Tento způsob je vhodný všude tam, kde je velký dostatek spodních vod. Na 10 kW výkonu tepelného čerpadla potřebujeme přítok vody 0,5 litrů za vteřinu. Vhodné jsou především oblasti povodí řek se štěrkopískovým podložím. Tento typ tepelného čerpadla má nejlepší ekonomické výsledky.
3. Volba otopné soustavy
Ekonomiku provozu tepelného čerpadla ovlivňuje kladně nejen teplota zdroje (čím vyšší, tím lépe), ale také výstupní teplota do topení ( čím nižší, tím lépe) a to stejnou měrou.
Proto doporučujeme volit u nových domů co nejnižší teplotní systém - podlahové vytápění.
U tohoto systému lze dosáhnou až o 10% větší úsporu než u systémů pracujících s teplotou 50 až 55 °C.
Na závěr je nutné dodat, že tepelné čerpadlo nešetří pouze náklady na vytápění. V případě pořízení tepelného čerpadla získáte výhodnou elektrickou sazbu D55 ( 1kWh = 1,- Kč).
Tím se výrazně sníží proti běžné sazbě (1 kWh = 3,15 Kč) náklady na praní, žehlení, svícení, zamražování apod. Tato úspora u průměrného rodinného domu, kde je tato roční spotřeba asi 3000 až 4000 kWh , činí 6000,-Kč až 8000,-Kč za rok.
U dobře zateplených domů je možné také žádat o dotaci u Státního fondu životního prostředí.
Tato dotace je 30% z celkové investice do tepelného čerpadla, primárního zdroje a příslušenství.
Ekonomika provozu tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo je a z principu vždy bude nejlevnějším způsobem vytápění na elektrickou energii.
Provozní náklady jsou srovnatelné s topením dřevem při nesrovnatelně vyšším komfortu, protože většina tepelných čerpadel pracuje zcela automaticky
S tepelným čerpadlem budete nezávislí na cenách energií, jakékoliv zdražování se vás dotkne pouze minimálně, budete totiž zdarma čerpat teplo z přírody
Po uvedení tepelného čerpadla do provozu přidělí rozvodné společnosti velmi výhodnou dvoutarifní sazbu dodávky elektrické energie pro tento zdroj vytápění a v případě rodinného domu se tato výhodná sazba vztahuje na celkovou spotřebu všech elektrických spotřebičů v domácnosti po dobu 22 denně
Podstatou ekonomické výhodnosti tepelného čerpadla je skutečnost, že spotřebuje-li tepelné čerpadlo na pohon motorkompresoru 1 kWh elektrické energie, dodá nám 3 až 4 krát více energie ve formě tepla. Poměr této energie tepelné a energie elektrické se nazývá topný faktor a u tepelných čerpadel se pohybuje zpravidla od 3 do 4, v některých případech i od 5 do 6. Proto také po instalaci tepelného čerpadla namísto elektrického vytápění budeme platit za otop a ohřev užitkové vody 1/3 až 1/4 původních nákladů, v příznivých případech až 1/6. Výhodné je řešit vytápění jako bivalentní, tzn. tepelné čerpadlo dimenzovat na 50-70% potřebného tepelného výkonu, což poskytuje dostatečně potřebu tepla z cca 95% během topné sezóny. Zbylých cca 5% potřebné energie se dokrývá na plný tepelný výkon dotopem pomocí malého přímotopného elektrického kotlíku nebo jiného zdroje. Tímto řešením se podstatně sníží náklady na pořízení tepelného čerpadla i příslušného zdroje (zemního kolektoru) a hospodárnost provozu se sníží nepatrně. Snížení počátečních investičních nákladů má spolu s cenou elektrické energie největší vliv na ekonomickou návratnost systému.
V zemích s vyšší kupní silou obyvatelstva se v poslední době od bivalentního provozu ustupuje. Tam, kde to jde - země/voda, voda/voda -, se způsob provozu nahrazuje monovalentním se zařízením pokrývajícím veškerou spotřebu tepla v objektu.
