Tepelná čerpadla, tj. Levné vytápění

Nejdůležitějším rozdílem mezi kotlem a tepelným čerpadlem je zdroj energie, který tato zařízení zpracovávají. V kotli je to palivo: plyn, olej, uhlí nebo dřevo, za které musíte platit. Na druhé straně čerpadlo spotřebovává volnou energii uloženou v zemi, podzemní vodě nebo ve vzduchu. Aby však bylo možné tuto energii získat a zpracovat, musí být určité množství energie dodáno také samotnému čerpadlu (k napájení kompresoru a oběhového čerpadla). Poměr topného výkonu čerpadla k množství spotřebované elektřiny je měřítkem účinnosti, tj. Účinnosti čerpadla. Vysoce účinná čerpadla z každého kilowattu dodávané elektřiny jim „produkují“ více než 4 kW topného výkonu.Tato účinnost však klesá, jak se zvyšuje teplotní rozdíl mezi zdrojem tepla a spotřebitelem tepla, tj. Domácím vytápěcím systémem. Proto použití tepelného čerpadla přináší největší výhody, když je možné získat teplo ze zdroje s nejvyšší možnou teplotou a napájet zařízení ústředního vytápění s nejnižší teplotou topného média, tj. nízkoteplotní topné systémy (např. podlahové nebo stěnové vytápění).nízkoteplotní topné systémy (např. podlahové nebo stěnové vytápění).nízkoteplotní topné systémy (např. podlahové nebo stěnové vytápění).
Zdroje tepla
Dobrý zdroj tepla je jednou ze základních podmínek pro efektivní provoz topného systému s tepelným čerpadlem. V Polsku se jako zdroj tepla nejčastěji používá podzemní voda nebo půda, mnohem méně vzduch.
Podzemní voda Jedná se o nejlepší zdroje energie, protože mají po celý rok stejnou teplotu - v rozmezí od 7,5 do 12 ° C, takže zajišťují vysokou účinnost topného systému po celý rok.
Aby bylo možné získat teplo z podzemní vody, je nutné postavit dvě studny - těžební studnu, ze které čerpadlo odebírá teplo, a výtlačnou studnu, přes kterou se ochlazená voda vrací zpět do země. Vzdálenost mezi jamkami by měla být nejméně 15 metrů.
Existují však určité potíže se získáváním tepla z podzemních vod, například potřeba najít vodonosnou vrstvu s dostatečně vysokou kapacitou nebo přípravu - v souladu s předpisy - dokumentace zvanou vodoprávní průzkum.
Přízemní. Chcete-li získat teplo ze země, tzv zemní kolektory, tj. PE trubky uložené v zemi, ve kterých cirkuluje nemrznoucí kapalina (např. glykol). Zemní kolektory mohou být tří typů:
- horizontální - z potrubí položených v hloubce 1,5 až 2 m. Takový kolektor je relativně levný, ale zabírá poměrně velkou plochu, přibližně 1,5-2krát větší než plocha, kterou má čerpadlo ohřívat (kolektor pro dům o rozloze 200 m2 je od 300 do 400 m2). Horizontální kolektor je rovněž citlivý na změny venkovní teploty, což může snížit účinnost tepelného čerpadla při dlouhodobých mrazech;
- spirála - velmi podobná horizontálním, ale s trubkami uspořádanými do spirály, takže výkopy jsou o něco hlubší, ale kratší;
- vertikální - jedná se o sloupy potrubí zasazené do země do hloubky až 20 m, i když existují i hlubší. Počet vrtů závisí na tepelné potřebě budovy. Výhody takového kolektoru jsou: vysoká účinnost a nízká náchylnost ke změnám vnější teploty (v hloubce 10 ma pod teplotou je po celý rok konstantní a činí 10 ° C), jakož i relativně malou plochu půdy, kterou zabírá. Vertikální kolektor je však mnohem dražší než horizontální nebo spirálový.
Venkovní vzduch. Je to nepochybně nejlevnější a nejjednodušší zdroj tepla, který lze získat, zvláště když je pozemek malý. Nejnovější tepelná čerpadla mohou získávat teplo z venkovního vzduchu, i když jeho teplota klesne na -20 ° C.
Topná zařízení
Účinnost tepelného čerpadla se zvyšuje, čím menší je teplotní rozdíl mezi zdrojem tepla a přijímačem tepla, kterým je systém vytápění domácností. Proto použití tepelného čerpadla přináší největší výhody, pokud pracuje s nízkoteplotním topným systémem - podlahou nebo stěnou. Můžete také provést instalaci nízkoteplotního radiátoru, ale radiátory by pak musely mít relativně velkou plochu, která by byla dražší a zabrala by v domě hodně místa.
Výběr tepelného čerpadla Výkon čerpadla
. Při výběru čerpadla je nejdůležitější správný výběr jeho topného výkonu. Příliš malé čerpadlo nebude schopno zajistit tepelný komfort. Příliš velké čerpadlo zase znamená nejen zbytečné náklady, ale také dražší provoz (vyšší spotřebu energie), což by mohlo zpochybnit ziskovost celé investice. Protože výběr velikosti čerpadla vyžaduje mnoho zkušeností, je nejlepší svěřit jej společnosti, která čerpadla vyrábí nebo instaluje. Stojí však za to vědět, že výkon čerpadla lze zvolit třemi způsoby:
- výkon odpovídající přesně množství potřeby tepla během období největších poklesů teploty (obvykle -20 ° C);
- výkon nižší než špičková poptávka: pak se předem předpokládá, že chybějící teplo bude pravidelně doplňováno z jiných zdrojů, jako je krb, kotel nebo elektrický ohřívač;
- výkon větší než vypočtená poptávka: čerpadlo se potom používá pouze v období, kdy platí 2. tarif za elektřinu.
Typ kompresoru. Základním prvkem každého čerpadla je kompresor. Na tom závisí životnost čerpadla. Můžete si vybrat z čerpadel se spirálovými kompresory nebo pístových kompresorů. Každý z nich pracuje v různých podmínkách, takže specialista by měl rozhodnout, který z nich bude lepší.
S podnosem nebo bez něj. Ziskovost tepelných čerpadel se významně zvyšuje, pokud kromě toho, že vytápí dům, slouží také k přípravě teplé vody (topná voda pro čtyři osoby s tepelným čerpadlem stojí stejně jako příprava vody pro jednu osobu s elektrickým ohřívačem). K tomu potřebujete ohřívač teplé vody s výměníkem.
Pokud je dům malý (do 200 m2) a tříčlenná nebo čtyřčlenná rodina, pak je více než dostačující zásobník 150–200 l. Někteří výrobci čerpadel umisťují nádrže s touto kapacitou do stejného krytu jako čerpadlo. Pokud je poptávka po horké vodě větší, pak je lepší koupit samotné čerpadlo a koupit nádrž o objemu 300 nebo dokonce 400 litrů.
Stojí to za
to Tepelná čerpadla jsou nejlevnějším zdrojem tepla. Není třeba platit za palivo, kontroly kotlů, čištění komínů. Jedinými provozními náklady jsou poplatky za elektřinu, která pohání tepelné čerpadlo. Ve výsledku jsou náklady na vytápění a přípravu teplé vody v průměru poloviční než náklady na vytápění zemním plynem. Pokud porovnáme vytápění pomocí tepelného čerpadla s vytápěním dražšími palivy, jako je topný olej nebo zemní plyn, budou rozdíly ještě větší.
Za budoucí „zisky“ však musíte zaplatit dříve - topný systém s tepelným čerpadlem stojí mnohem víc než kotelna na plyn nebo olej. Než se tedy rozhodneme, stojí za to předem zkontrolovat, zda se to skutečně vyplatí. Chcete-li to zjistit, musíte si spočítat, jak dlouho úspory z nižších účtů za topení pokryjí rozdíl v kapitálových výdajích mezi instalací tepelného čerpadla a tradiční kotelnou nebo jiným zdrojem tepla - například krbem s teplovzdušným rozvodem.
Příklad. Pokud předpokládáme, že náklady na návrh, materiál a konstrukci plynové kotelny (stojící kotel + zásobník teplé užitkové vody), plynové přípojky a komínu budou 20 000 a odpovídající náklady na instalaci tepelného čerpadla (s vodorovným nebo spirálovým zemním výměníkem tepla nebo studnami a zásobníkem teplé vody s kapacitou 300 litrů) bude činit 30 000, rozdíl v kapitálových výdajích je 10 000. Pokud pak předpokládáme, že vytápění domu o rozloze přibližně 180-200 m2 zemním plynem stojí 2 000 ročně a tepelné čerpadlo sníží náklady na polovinu, tj. 1 000, pak Ukáže se, že dodatečné náklady, které nám vznikly při rozhodování o instalaci tepelného čerpadla, se vyplatí po 10 letech.
Pokud nás instalace s tepelným čerpadlem bude stát víc (koupíme dražší čerpadlo nebo budeme nuceni vyrábět drahé vertikální kolektory) nebo bude poptávka po teple v domě nižší (to je případ domů s menší plochou nebo velmi dobře izolovaných domů), pak doba návratnosti investice se mohou výrazně prodloužit (dokonce až na 30-40 let). Pokud je však potřeba tepla vyšší než v popsaném příkladu (např. Dům je velký nebo rodina velká, a proto spotřebovává značné množství teplé vody), nebo pokud alternativou k tepelnému čerpadlu je dražší palivo než zemní plyn, pak mohou být peníze investované do tepelného čerpadla splatit po několika letech.
Jak funguje čerpadlo
Princip tepelného čerpadla je podobný principu chladničky. Je založen na využití vlastností speciální tekutiny - tzv pracovní médium, které cirkuluje ve vnitřní instalaci čerpadla a podléhá periodickým fázovým změnám. Zde lze rozlišit následující fáze:
- odpařování pracovního média po příjmu tepla dodávaného do čerpadla (ze země, vody nebo vzduchu) - přechod do plynné fáze,
- komprese plynu v kompresoru, což má za následek zvýšení jeho tlaku a teploty,
- přenos tepla do zařízení ohřev,
- dekomprese pracovního média - přechod do kapalné fáze.
Sběratel pouze podle návrhu
Správný výběr a dimenzování kolektoru je jednou ze základních a nejdůležitějších podmínek pro správný provoz tepelného čerpadla. Zejména je třeba si uvědomit, že:
1. Poddimenzování kolektoru vede ke snížení teploty v něm cirkulující kapaliny, což snižuje účinnost čerpadla. Kromě toho může záporná teplota kapaliny způsobit ledové potrubí a zmenšit jejich průřez, a následně ucpat tok v potrubí.
2. Výběr příliš malé plochy plochého kolektoru může způsobit výrazné ochlazení země a oddálit vegetaci rostlin vysazených nad kolektorem.
3. Volba nedostatečně malého vertikálního kolektoru může vést k trvalému snižování teploty země (po každé zimě o další stupeň), což vede ke snížení účinnosti systému.
Multifunkční
čerpadla Mezi tepelnými čerpadly existují i ta, u nichž lze zdrojem tepla ohřívat vzduch odváděný z domu ventilačními kanály. A protože ohřátý vzduch je nejúčinnějším zdrojem tepla, je účinnost těchto zařízení také velmi vysoká. Tím spíše, že kromě vytápění domu a přípravy teplé vody (některé modely mají zabudovanou velkou nádrž na 160 nebo 200 l vody) funguje toto čerpadlo také jako ventilační jednotka se zpětným získáváním tepla.
S výkonem čerpadla si nemusíte dělat starosti. Pokud je potřeba energie větší než množství tepla, které je čerpadlo schopné generovat, elektrické ohřívače instalované v zařízení se automaticky zapnou.