Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Jaké spodní zdroje tepla čerpadel pro vytápění domu se nejčastěji používají a proč?
V rodinných domech snadno využijeme pro čerpadlo přírodní zdroje tepla - zem, zemní i povrchovou vodu a především vzduch. Při rozhodování o jednom z nich je třeba vzít v úvahu jak náklady na instalaci, tak možnou účinnost systému, protože na tom závisí následné náklady na jeho provoz. Účinnost čerpadla úzce souvisí s teplotou nižšího zdroje tepla – čím je vyšší, tím méně elektřiny je potřeba k získání teploty vody potřebné pro zásobování topného systému.Teplota přírodních pramenů se v průběhu roku mění:
- podzemní voda - od 8 do 12oC,
- povrchová voda - od 2 do 10oC,
- zem - od -3 do 5oC,
- vzduch - od -20 do více než 30oC.
Z toho vyplývá, že nejvyšší průměrné roční účinnosti dosahují čerpadla, jejichž spodním zdrojem tepla je podzemní voda a nejnižším vzduchem. To však neznamená, že je nejvýhodnější instalovat tepelná čerpadla, která odebírají teplo z vody. To je obvykle spojeno s vysokými náklady na instalaci. Proto je často lepším řešením zvolit vzduchové čerpadlo - taková investice je nejlevnější.
Aby bylo možné rozhodnout o nejvýhodnějším typu nižšího zdroje tepla, vyplatí se pověřit průmyslového projektanta provedením technické a ekonomické analýzy porovnávající různá řešení ve fázi návrhu budovy.Může obsahovat nejen provozní náklady, ale také odhadované investiční výdaje, které mohou mít v mnoha případech rozhodující vliv na výběr zařízení. Pojďme se blíže podívat na každý z nižších zdrojů tepla a podívat se, čím se vyznačují.
Umělé zdroje jsou vhodné i pro napájení tepelných čerpadel, například odpadní teplo z průmyslových nebo zemědělských procesů - splaškové, kapaliny a plyny ohřívané při technologických procesech. Mají poměrně vysokou teplotu, nezávislou na ročním období, takže dokážou zajistit velmi dobrou účinnost topného systému. Bohužel jejich dostupnost je omezená a proto málo využívaná.
Obsah
- Nižší zdroj tepla - země a voda
- Spodní zdroj tepla - vzduch
- Prameny podzemní vody - potíže
Nižší zdroj tepla - země a voda
Pro využití energie ve formě tepla ze země je v něm umístěn horizontální kolektor (také nazývaný horizontální zemní výměník) nebo vertikální sondy (vertikální zemní výměník). V obou případech se jedná o podzemní vedení z polyetylenových trubek, naplněných nemrznoucím prostředkem, obvykle roztokem vodního glykolu.
Výhoda zemního vertikálního kolektoru oproti horizontálnímu výměníku spočívá především v tom, že zabírá mnohem méně místa a má malý vliv vnějších faktorů na teplotu země pod hloubkou 10 m. horizontální kolektor je levnější. V hloubce 1,2-1,8 m, kde je výhodné jej pokládat, však dochází k poměrně velkým teplotním výkyvům a půda, ve které je horizontální kolektor uložen, se musí na jaře a v létě „regenerovat“, k čemuž neomezená expozice na sluneční energii a dešťovou vodu. Proto by neměl být pokryt betonovým povrchem.Pro získávání energie z podzemní vody se čerpá z hlubinného vrtu. Takto nashromážděné teplo je v deskovém výměníku předáváno do tzv. krátkého teplosměnného okruhu naplněného nemrznoucím roztokem glykolu, sloužícího k ochraně výparníku tepelného čerpadla proti usazeninám a korozi. Pouze ten předává teplo výparníku.
Když je spodním zdrojem povrchová voda (například rybník), lze z něj teplo odvádět jedním z výše uvedených způsobů – pomocí horizontálního kolektoru naplněného roztokem glykolu ponořeným do vody, nebo jeho čerpáním přes výměník tepla meziokruhu s výměnou tepla.
Vzhledem k náročnosti montáže a vysokým investičním nákladům souvisejícím s realizací tohoto typu projektu nejsou vodní spodní zdroje tepla v bytové výstavbě často využívány. Odpadní voda může být i dobrým spodním zdrojem tepla, ale množství odpadní vody produkované v domácnosti nestačí na to, aby bylo využito v technologickém procesu k odběru energie.
Spodní zdroj tepla - vzduch
Vzduch je nejlevnější, protože nevyžaduje téměř žádné investiční práce, spodní zdroj tepla. Velkou nevýhodou tohoto řešení jsou změny teploty vzduchu – ta je nejnižší v zimě, kdy je potřeba nejvyšší účinnost tepelného čerpadla. To znamená, že jeho účinnost je v té době nejnižší. Proto se stává, že je nutné k vytápění domu použít doplňkový zdroj tepla. Vyšší provozní náklady vzduchových tepelných čerpadel jsou však obecně kompenzovány nižšími investičními náklady než u jiných řešení. V současné době jsou na trhu vzduchová tepelná čerpadla, která bez problémů zvládnou teplotu topné vody 60ºC při nízkých teplotách venkovního vzduchu.
Tepelná čerpadla poháněná venkovním vzduchem nevyžadují speciální místnosti - umisťují se venku vedle budovy nebo visí na zdi a zabírají málo místa.V objektu jsou také umístěna tepelná čerpadla poháněná vzduchem přiváděným zvenčí speciálním potrubím. Používají se k zamezení hluku kolem domu.
Jako spodní zdroj lze použít i vzduch odváděný zevnitř domu (o teplotě 5-20°C). Omezením při použití takto napájených tepelných čerpadel je jejich nízký topný výkon. Jsou vhodné pro použití v nízkoenergetických a pasivních stavbách. V jiných je lze využít k přípravě teplé užitkové vody, větrání či klimatizaci (jako rekuperátor) nebo k podpoře topného systému. Vzduchová tepelná čerpadla jsou výborným řešením v malé stavbě na malém pozemku, kde není možné instalovat zemní výměník nebo když chceme snížit náklady na vytápění domů jinými klasickými zdroji tepla, např. kotli na poměrně drahé palivo. olej nebo propan. V období mírné venkovní teploty je pak čerpadlo částečně nahrazuje.
Prameny podzemní vody - potíže
Přestože podzemní voda má nejvyšší teplotu bez ohledu na hloubku a roční období (asi 10oC), v Polsku jsou nejběžnějším řešením pozemní sondy. Důvodem je skutečnost, že systém podzemních vod na bázi podzemní vody je problematickejší, takže jeho vyšší účinnost se nepromítá do lepšího ekonomického efektu. Skládá se ze studní pro příjem a odvod vody. Vyžaduje určení polohy zdroje a vydatnosti, hladiny zvodněných vrstev, místních hydrogeologických podmínek a kvality vody. Vzhledem k obsahu nečistot v podzemní vodě doporučují výrobci čerpadel použití nepřímého výměníku tepla pro ochranu výparníku v tepelném čerpadle proti usazeninám a korozi. Stává se, že když hladina minerálních a chemických nečistot vody překročí přípustné hodnoty nebo je odběr vody příliš malý, není možné ji použít jako zdroj tepla.
Dalšími nevýhodami tohoto typu řešení je dlouhá doba realizace a především nepředvídatelné změny účinnosti zdroje a kvality vody v budoucnu. Na druhou stranu potíže s využíváním povrchových vod vyplývají především z častého nedostatku vodní nádrže v okolí stavby, ale také ze zatěžujícího procesu žádosti o povolení, protože v Polsku jsou všechny řeky a jezera ve vlastnictví státem. Pouze rybníky jsou v soukromém vlastnictví. Pokud se rozhodneme pro systém s přímým odběrem vody a jejím čerpáním přes mezivýměník, je třeba vyřešit problém zanášení a zanášení výměníku a vodního čerpadla. Pokud má být teplo přijímáno ponorným výměníkem, vodní nádrž by měla mít dostatečně velkou plochu a hloubku více než 3-4 m. Je třeba také pamatovat na to, že v zimě se v ní teplota vody bude blížit 0o C, a v případě silného znečištění dokonce klesnout pod tuto hodnotu.