Zaujímavé informácie o tepelných čerpadlách

Zaujímavé informácie o tepelných čerpadlách

Výmena starého kotla za tepelného čerpadlo

Nečakajte, že starý kotol jednoducho zameníte za tepelné čerpadlo. Ak má tepelné čerpadlo pracovať čo najúčinnejšie, neoplatí sa spoliehať na klasický vykurovací systém, ktorý vyžaduje vyššiu teplotu vykurovacej vody. Pri tepelnom čerpadle sú ideálne nízkoteplotné veľkoplošné systémy odovzdávania tepla. Tepelné čerpadlá efektívne pracujú aj v kombinovaných systémoch, pri ktorých býva na prízemí inštalované podlahové vykurovanie a na poschodí sú veľkoplošné radiátory.

Príprava teplej vody tepelným čerpadlom

Na prípravu teplej vody sa v domácnosti zvyčajne minie od 15 do 50 % z celkovej spotrebovanej tepelnej energie. Ak už investujete do tepelného čerpadla, je preto vhodné využiť ho aj na ohrev teplej vody. Dodávatelia, ktorí tvrdia, že sa to neoplatí, spravidla predávajú tepelné čerpadlá, ktoré to nedokážu. V skutočnosti takéto riešenie už len o málo zvýši základnú investíciu do čerpadla. Využitie dvoch samostatných tepelných čerpadiel môže mať v domácnosti svoje opodstatnenie, ale je skôr výnimkou. Pri jednom tepelnom čerpadle systém stačí upraviť tak, aby mal dve výstupné teploty. Okruh na vykurovanie môže napríklad pracovať s teplotou 40 °C a okruh na ohrev teplej vody s teplotu 50 °C. Ak je potrebné pripraviť novú teplú vodu, čerpadlo v takom prípade prestane dočasne vykurovať. Spoluprácu medzi oboma okruhmi zabezpečuje automatický prepínací ventil. Ak ho tepelné čerpadlo nemá, je možné ho bez väčších problémov doinštalovať.
Ak potrebujete nahradiť „malé” niekoľko sto litrové bojlery na prípravu teplej vody, na trhu sú už aj inovované typy zásobníkových ohrievačov, v ktorých je integrované tepelné čerpadlo namiesto klasických elektrických špirál. Teplo odoberajú zo vzduchu v miestnosti, prípadne vzduchovou hadicou zo spŕch, WC či iného zdroja v blízkom okolí.

Potreba tepla počas roku

Spotreba teplej vody má počas roka konštantnejší charakter ako teplo na vykurovanie. Väčší podiel potreby tepla na ohrev vody v teplom období roka je výhodný najmä pri čerpadlách vzduch/voda. Zlepšuje to celoročné výkonové číslo. Vyššia teplota ohrievacej vody na výstupe z čerpadla (nad 50 °C) zhoršuje výkonové číslo.

Legionella

Tepelné čerpadlá na prípravu teplej vody spravidla priamo zabezpečujú aj antibakteriálnu funkciu proti baktérii Legionella. Prevencia sa vykonáva automaticky. Teplá voda v zásobníku sa dočasne ohreje na vyššiu teplotu, napríklad raz týždenne na 2 hodiny nad teplotu 70 °C.

Veľkosť zásobníka teplej vody

Pri tepelných čerpadlách sa vyplatí väčší zásobník teplej vody ako pri inom spôsobe ohrevu. Ak 4-členná rodina využíva 200-litrový zásobník s teplotou vody 55 °C, z hľadiska teploty vody na výstupe z výtoku je to rovnaké, ako keby využívali 300 litrov vody pri teplote 48 °C. V súčasnosti sú už k dispozícii kvalitne zaizolované zásobníky. Ohrev na nižšiu teplotu je efektívnejší – zlepšuje SPF.

Životnosť

Pri kvalitných tepelných čerpadlách vhodných pre rodinné domy sa predpokladá životnosť okolo 20 rokov v prípade typu zem/voda a voda/voda a 15 rokov pre typy vzduch/voda. Najviac namáhanou súčasťou tepelného čerpadla je kompresor. Po jeho výmene môže čerpadlo pracovať ďalej. Pri obehových čerpadlách možno počítať so zvyčajnou životnosťou od 10 do 15 rokov. Na životnosť tepelného čerpadla má zásadný vplyv to, ako často je kompresor zapínaný a či nie je zaťažovaný na maximum neprimerane dlho. Preto je dôležitá kvalitná regulácia a správne nadimenzovanie systému.

Obvyklé dimenzovanie

Dimenzovanie vychádza aj z ekonomických ukazovateľov investície. Počet dní v roku s vonkajšou priemernou teplotou pod -7 °C je na Slovensku už taký malý, že sa neoplatí investovať do väčšieho zariadenia, ktoré bude mať v celoročnom meradle podstatne nižšie využitie. Cenovo výhodnejšie riešenie je zabezpečiť si dokurovanie v zimných špičkách iným, investične menej náročným zdrojom. Toto platí najmä pri bežných vzduchových čerpadlách. Tie dokonca štandardne obsahujú doohrievacie elektrické špirály, ktoré sa zapínajú automaticky. Vzduchové čerpadlá sa v slovenských podmienkach bežne navrhujú ako bivalentné systémy tak, aby sa doplnkový zdroj inicioval pri -5 °C až -7 °C. Najčastejšie sa pritom na doohrev využíva elektrina. Doplnkový druhý zdroj tepla je záložným riešením v prípade, ak by tepelné čerpadlo zlyhalo. Zároveň zvyšuje bezpečnosť vykurovacieho systému.

Otec tepelného čerpadla

Konštruktérom prvého tepelného čerpadla, ktoré možno ešte aj dnes považovať za revolučný spôsob vykurovania, je Slovák Aurel Stodola. Jeho čerpadlo z roku 1928 je najstaršie na svete a dodnes vykuruje radnicu vo švajčiarskom Zürichu. Toto čerpadlo typu voda/voda odoberá teplo z Zürišského jazera.

Návratnosť investície do tepelného čerpadla

Nákup a inštalácia technológie tepelného čerpadla možno považovať za jednu z najlepších investícií v oblasti využívania obnoviteľných zdrojov energie. Niektorí dodávatelia elektriny dokonca ponúkajú pri nákupe elektriny potrebnej pre tepelné čerpadlo špeciálnu cenovo zvýhodnenú tarifu.
Orientačnú návratnosť investície pri vykurovaní rôznymi tepelnými čerpadlami počas jednotlivých rokov využívania zobrazuje nasledujúci graf. Návratnosť je odvodená od mernej ceny systému v € na inštalovanú jednotku výkonu v kW na výstupe z tepelného čerpadla.

Návratnosť inštalácie tepelných čerpadiel

V grafe uvedené výsledky zodpovedajú čerpadlám, ktoré dodajú ročne 2 300 kWh tepla na 1 inštalovaný kW výkonu. Pri výpočte boli použité hodnoty SPF podľa tabuľky na strane 5 a cena elektrickej energie 0,135 €/kWh. Úspora nákladov bola prepočítaná pri cene tepla 0,10 €/kWh (28 €/GJ). Pri čerpadle vzduch/voda bola započítaná 16 % potreba doplnkovej elektrickej energie v dňoch s priemernou teplotou pod -7 °C pre II. klimatickú oblasť.

Najskôr zatepliť

Bežne dosahované úspory po zateplení obvodového plášťa, strechy, výmene okien a výplní otvorov sa pohybujú v rozsahu 15 až 60 %. Podstatný je pri tom východiskový stav objektu pred rekonštrukciou. Ak uvažujete o inštalácii tepelného čerpadla, je dôležité vopred vykonať čo najviac opatrení, vďaka ktorým sa zníži potreba tepla na vykurovanie pre objekt. Ak by ste napríklad zateplenie odložili na neskôr a výkon tepelného čerpadla bude prispôsobený dovtedajšej potrebe tepla, zaplatíte za zariadenie zbytočne viac. Pri tepelných čerpadlách výrazne platí, že čím vyšší výkon, tým vyššia cena za zariadenie. A netreba zabúdať na to, že pri nižšej záťaži bude čerpadlo pracovať menej efektívne.

Špeciálne tepelné čerpadlá

Plynové tepelné čerpadlá
Na pohon kompresora plynového tepelného čerpadla sa používa piestový motor spaľujúci zemný plyn. Teplo z chladenia motora spalín spolu s obnoviteľným teplom z čerpadla slúžia na ohrev. COP vztiahnuté na energiu obsiahnutú v plyne sa pohybuje v rozsahu 1,4 až 1,8. Servis a údržba sú podstatne náročnejšie, preto sa ich inštalácia v podmienkach Slovenska počíta v kusoch. Neustále sú však predmetom konštrukčného vylepšovania.

Absorpčné tepelné čerpadlá
Ohrev výmenníka sa pri absorpčnom tepelnom čerpadle uskutočňuje spaľovaním plynu v obdobnom režime ako kondenzačné kotly. Pomer výstupného tepla voči energii plynu je na úrovni cca 165 %. Tieto druhy čerpadiel využívajú zložitejší spôsob chemickej reakcie dvoch látok – absorbentu a chladiva s rozdielnym bodom varu. COP vztiahnuté na spalné teplo plynu sa pohybuje v rozsahu 1 až 1,4, čo znamená úsporu plynu cca 30 % oproti kondenzačnému kotlu. V blízkej budúcnosti sa dajú očakávať veľké pokroky v ich parametroch.

Solárne tepelné čerpadlá
Solárne systémy určené na chladenie budov sú zaujímavou alternatívou v južnej Európe. Ich potenciál využitia na Slovensku je malý. Princíp je rovnaký ako pri absorpčných čerpadlách. Zdrojom tepla pre prevádzku je vysokoteplotný solárny systém.

Veľké výkony

Vyššie výkony pre vačšie stavby možno dosahovať aj kaskádovým zapojením 2 až 6 tepelných čerpadiel do výkonov cca 600 kW. Pri kaskádovom zapojení tepelných čerpadiel voda/voda možno zapojiť aj dve čerpadlá z jednej studne, kde sa v prvom voda ochladzuje napríklad z 12 °C na 8 °C a v druhom z 8 °C na 4 °C. Takto sa dá dosahovať väčší výstupný výkon pri rovnakom zdroji vody.

Nedajte sa oklamať číslami

Zariadenie, ktoré má na štítku uvedený nominálny výkon 12 kW, môže mať menší tepelný výkon pri reálnej prevádzke ako zariadenie so štítkovým údajom 9 kW. Stačí, ak prvý výrobca určil hodnotu výkonu pri +15 °C vstupného primárneho média a druhý výrobca pri teplote +2 °C.
Obvyklá priemerná vonkajšia teplota vzduchu vo vykurovacej sezóne je +2 °C až +4 °C. Orientujte sa preto na parametre udávané pri čo najnižších vonkajších teplotách.
Je veľký rozdiel, či chcete vykurovať svoj dom na 22 °C alebo až na 24 °C. V druhom prípade potrebujete výkonnejšie čerpadlo. Výpočty sú vypracovávané pri normalizovanej teplote interiéru 20 °C, preto informujte projektanta vopred o vašich potrebách.