Téma: Tepelná čerpadla

Výkon tepelných čerpadel (VII)

Pokud shrneme obsah předcházejících částí, pak bylo vysvětleno, co tepelná čerpadla jsou, na jakém principu pracují, odkud získávají obnovitelnou energii, jaké systémy se vyrábějí, čím se od sebe liší, a co je potřeba zajistit, aby mohla spolehlivě pracovat a přinášet očekávané energetické efekty. Bylo také vysvětleno, jak se pozná kvalitní tepelné čerpadlo a podle čeho se při jeho výběru řídit.

Když známe jednotlivé systémy, víme, jaké jsou podmínky jejich provozu, a vybrali jsme si typ, který patří do kategorie těch kvalitních, pak už podle místních podmínek je možno zvolit systém, který je pro danou lokalitu optimální, a už zbývá jen stanovit jeho optimální tepelný výkon.

Tepelný výkon tepelného čerpadla se volí na základě tepelných ztrát konkrétní budovy, pro kterou je tepelné čerpadlo určeno, s přihlédnutím k tomu, bude-li sloužit jen pro vytápění, ohřev teplé vody nebo i pro chlazení. Základním údajem pro dimenzování výkonu tepelného čerpadla jsou tepelné ztráty budovy se započtením energie s ohledem na množství ohřívané teplé vody. Úroveň tepelných ztrát se zpravidla počítá podle konstrukčního provedení stavby – jejího obvodového pláště v návaznosti na výpočtovou venkovní teplotu v lokalitě, kde se předmětná stavba nachází nebo se bude stavět. U novostaveb to bývá předmětem projektové dokumentace, u stávajících staveb je vhodné najít původní projektovou dokumentaci a z ní vyčíst údaj o tepelných ztrátách, pokud budova nebyla stavebně upravena nebo zateplena, jinak je žádoucí výpočet tepelných ztrát aktualizovat. Třetím způsobem, jak zjistit u stávající budovy její aktuální tepelné ztráty, pokud je vytápěna plynovým nebo elektrickým kotlem, z roční spotřeby plynu nebo elektřiny pro vytápění tepelnou ztrátu odvodit. Pro eliminování ročních klimatických odchylek je přitom žádoucí, aby podklady o spotřebách byly vzaty nejméně za poslední 3 roky.

Když je k disposici základní údaj o tepelných ztrátách, je už jen krůček ke stanovení výkonu tepelného čerpadla. Ke každému tepelnému čerpadlu dodává výrobce v tabulkové nebo i grafické podobě hodnoty tepelného výkonu v závislosti na teplotní úrovni primárního zdroje (vzduchu, nemrznoucí směsi-solanky nebo vody) a teplotě topné vody, vycházející z tepelného čerpadla do topného systému. Totéž platí i pro tepelná čerpadla, která pracují v režimu chlazení.

Na základě těchto údajů a tepelných ztrát budovy, s přihlédnutím k předpokládané spotřebě teplé vody, která bude rovněž tepelným čerpadlem ohřívána, lze vybrat tepelné čerpadlo odpovídajícího výkonu, který bude jiný u tepelného čerpadla odebírající tepelnou energii ze země, vody nebo ze vzduchu.

Jsou-li vhodné podmínky pro získávání tepelné energie ze země nebo z vody, pak výkon tepelného čerpadla se volí tak, aby byly pokryty potřeby budovy i za nejchladnějších zimních dnů, aniž by bylo potřeba dohřívat topnou vodu jiným – doplňkovým tepelným zdrojem, pak je dosahováno nejvyšších energetických úspor. Je rovněž možné dimenzovat výkon tepelného čerpadla a s tím souvisejícím primárním okruhem o něco měně, než jsou tepelné ztráty (cca jen 80 až 90 %) a pak v případě, že by výkon tepelného čerpadla nestačil, vypomohl by krátkodobě doplňkový tepelný zdroj.

Obdobně se navrhují i tepelná čerpadla voda-voda, ale v tomto případě je situace závislá především na vydatnosti zdroje „spodní vody“, která limituje výkon tepelného čerpadla, který v případě nedostatečnosti je doplňován elektrickým dohřevem.

Tepelná čerpadla systému vzduch-voda jsou kapitola sama pro sebe, protože jejich výkon kolísá ve velkém rozsahu v závislosti na teplotě venkovního vzduchu. Rozsah jejich výkonů se mění od + 30 °C až do -25°C. Při návrhu výkonu v našich klimatických podmínkách se osvědčuje dimenzovat výkon tak, aby do venkovní teploty vzduchu cca -7 °C pokrylo tepelné čerpadlo celou potřebu tepla stavby a při nižších teplotách dohřívat topnou vodu doplňkovým tepelným elektrickým zdrojem, který bývá součástí tepelného čerpadla a připíná se v případě potřeby automaticky.

Za těchto podmínek pak spotřeba elektrického dohřevu představuje jen cca 2 % zvýšení spotřeby elektřiny z celkového množství, což je prakticky zanedbatelné. Dimenzování tepelného čerpadla vzduch-voda na celé tepelné ztráty je investičně příliš náročné a neekonomické vzhledem k tomu, že venkovní výpočtové teploty vzduchu trvají jen zlomek doby, v porovnání s topnou sezónou.

Správně dimenzované kvalitní tepelné čerpadlo je zárukou dlouhodobého úsporného provozu vytápěcí soustavy s nízkými provozními náklady.

Zdroj: ČKAIT

Foto: Pixabay