82 Navrhování a bilancování tepelných čerpadel

1/82

Navrhování a bilancování tepelných čerpadel  parametry tepelného čerpadla  provozní režimy, navrhování  roční topný faktor TČ

 sezónní topný faktor soustav

2/82

Tepelné čerpadlo Qk odběrová strana

Pel

Q k  Pel  Q v Q k COP  Pel

Q v  Q k  Pel zdrojová strana

Qv

1     Qv  Q k   1    COP 

3/82

Parametry tepelného čerpadla  topný výkon Qk [kW] – výkon odebíraný z kondenzátoru  topný faktor COP [-] při jasně definovaných podmínkách tv1 a tk2

 elektrický příkon Pel [kW]  výkon zdroje NPT Qv [kW] – výkon přiváděný do výparníku

4/82

Provozní režimy tepelných čerpadel

5/82

Provozní režimy tepelných čerpadel  monovalentní provoz  tepelné čerpadlo je jediným vytápěcím zařízením – nízkoteplotní vytápění do teploty otopné vody 55 °C  paralelně bivalentní provoz

 pod teplotou bivalence se připíná další zdroj, tepelné čerpadlo pracuje i pod bodem bivalence. Nízkoteplotní otopná soustava (velkoplošná otopná tělesa, podlahové vytápění) s teplotou do 55 °C

6/82

Provozní režimy tepelných čerpadel  alternativně bivalentní provoz  při poklesu pod stanovenou teplotu bivalence a vytápění zajišťuje jiný zdroj. Vhodné pro otopné soustavy s teplotou otopné vody do 90 °C

 částečně paralelně bivalentní provoz  pod teplotou bivalence (od výkonu) se připíná další zdroj tepla, a dále při nedosažení potřebné výstupní teploty otopné vody se čerpadlo vypíná.

7/82

Provozní režimy tepelných čerpadel  monoenergetický provoz  např. bivalentní provoz elektricky poháněného TČ s elektrokotlem (často integrovaný do kompaktního zařízení)  teploty bivalence

 podle výkonu (dimenzování)  podle teploty otopné vody  výkon TČ je dostatečný  otopné plochy navrženy na vysoké teploty, kterých TČ nedosáhne, zvláště v extrémních zimních podmínkách

8/82

Bivalence podle teploty 100

90/70 °C 75/55 °C

90

Teplota přívodní vody [°C]

60/45 °C 80

55/40 °C

70

45/35 °C 35/30 °C

60 50 40 30 20 10 0 -15

-10

-5

0 5 Venkovní teplota [°C]

10

15

20

9/82

Navrhování tepelných čerpadel  návrh typu tepelného čerpadla  dostupný zdroj NPT  návrh topného = kondenzačního výkonu Qk (pro vytápění)  tepelná ztráta objektu

 výkon pro přípravu teplé vody  návrhová teplota otopné vody: teplotní spád  návrhová teplota zdroje NPT

10/82

Teplota bivalence podle výkonu 30

heat output Q k [kW], heat load Q l [kW]

tepelné čerpadlo země-voda

output temperature 35 °C output temperature 50 °C heat load

25

20

15

10

5

teplota bivalence 0 -12

-8

-4

0

4

8

ambient temperature t e [°C]

12

16

20

11/82

Teplota bivalence podle výkonu 30

heat output Q k [kW], heat load Q l [kW]

tepelné čerpadlo vzduch-voda

output temperature 35 °C output temperature 50 °C heat load

25

20

15

10

5

teplota bivalence 0 -12

-8

-4

0

4

8

ambient temperature t e [°C]

12

16

20

12/82

Grafické určení teploty bivalence rodinný dům tepelná ztráta 15 kW pro návrhovou teplotu -15 °C tepelné čerpadlo WPL18 otopná soustava 50/40 °C

13/82

Teplota bivalence podle výkonu rodinný dům 15 kW při te,N -12 °C, ti,N = 20 °C

14/82

Návrh výkonu – pokrytí potřeby tepla 100%

-12 -10 -8

80%

outdoor temperature te [°C]

-6

75%

-4 -2

60%

0 2 4

50%

6 8 10 12 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

days

25%

15/82

Návrh výkonu – pokrytí potřeby tepla

teplo dodané TČa /r potřeba tepla

1,0 0,9 0,8

pro obytné budovy

0,7

na základě potřeby tepla na vytápění

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

výkon tepelného čerpadlaa / návrhová tepelná ztráta

0,9

1,0

16/82

Navrhování tepelných čerpadel  návrh zdroje tepla (výkon nezávislý na venkovních podmínkách)  50 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 85 % potřeby tepla

 60 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 93 % potřeby tepla  70 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 97 % potřeby tepla voda-voda

17/82

Navrhování tepelných čerpadel  návrh zdroje tepla (výkon závislý na venkovních podmínkách)  50 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 75 % potřeby tepla

 60 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 85 % potřeby tepla  70 % tepelné ztráty objektu - pokrytí 92 % potřeby tepla vzduch-voda

18/82

Navrhování tepelných čerpadel  monovalentní (100 %) x bivalentní provoz (např. 70 %)  monovalentní provoz země-voda: pro pokrytí potřeby tepla o 3 % vyšší (97 % na 100 %) je nutné:  zvýšit výkon TČ na cca 140 %  příp. zvýšit ve stejném poměru zdroj NPT na 140 % (hloubka vrtů)

 monovalentní provoz vzduch-voda  vysoké výkony v letním období, výměník v zásobníku TV nepředá výkon

monovalentní řešení je ekonomicky méně efektivní zvýšení investice není vyváženo malým navýšením úspory energie

19/82

Regulace výkonu  běžná tepelná čerpadla  start-stop režim  cyklování = snížení životnosti kompresoru  zamezení cyklování  poddimenzování  akumulace tepla – návrh akumulátoru pro minimální dobu chodu tepelného čerpadla

 tepelná čerpadla s regulací výkonu  inverter - frekvenční měnič

 digital scroll  vliv na úsporu: řádově procenta (!)

20/82

Efektivita provozu  roční topný faktor tepelného čerpadla SCOP  výpočetní postup pro SCOP

 účinnost a štítkování tepelných čerpadel

21/82

Sezónní topný faktor příprava teplé vody

SPF Qvyt,tv

vytápění COP

QTČ COP  E TČ

SPF 

Qvyt, tv E celk

ETC

Epom QEel,celk celk

Edod

22/82

Tepelná čerpadla - požadavky  značka kvality EHPA  minimální COP při zkoušce podle EN 14511 v uznané laboratoři

země-voda

B0/W35

COP > 4.3

voda-voda

W10/W35

COP > 5.1

vzduch-voda

A2/W35

COP > 3.1

 deklarace hladiny akustického výkonu  dokumentace: projekční, servisní a provozní manuály v místním jazyce  servisní síť, reakce na stížnost do 24 h  2 roky záruka, náhradní díly 10 let na skladě

23/82

Optimální topný faktor  úspora energie není přímo úměrná topnému faktoru ! Qu  QTC  ETC  QTC 

QTC 1    QTC  1   COP COP  

 úspora energie narůstá pomalu (hyperbola)  2násobný topný faktor ≠ 2násobná úspora = 1,25násobná úspora

 zvyšování topného faktoru nad 3,0 nemá velký přínos v úspoře  nezáleží zda země-voda nebo vzduch-voda  čím horší výchozí topný faktor, tím větší dopad má jeho zvýšení

 analogie se zateplením domu  zásadní pro úsporu je spolehlivé tepelné čerpadlo

24/82

Reálný (průměrný) topný faktor  údaj výrobce pro výrobek x reálný roční topný faktor systému  topný faktor se mění v závislosti na podmínkách

 proměnlivá teplota NZT (vzduch, povrchová voda)  přibližně konstantní teplota NZT (studniční voda, země)  proměnlivá teplota otopné vody (ekvitermní regulace)  příkon čerpadel pro dopravu teplonosných látek  příprava teplé vody – ohřev na 55 °C, významně sníží celoroční topný faktor, zvláště u objektů s nízkoteplotním vytápěním (NED)  bivalentní zdroj tepla (elektrická vložka), ztráty akumulátoru

25/82

Reálný (průměrný) topný faktor

průměrný topný faktor: 2,5 až 3,0 voda-voda (neuvedena) až 3,5 (minimum instalací)

26/82

Minimální topný faktor TČ  minimální roční topný faktor SCOP tepelného čerpadla pro nahrazení primárního paliva  tepelné zařízení: přeměna primárního paliva s účinností hk (např. plynový kotel)

Q p1 

Qd

hk

 tepelné čerpadlo: přeměna primárního paliva na elektrickou energii s účinností he – přeměna elektrické energie (mechanická práce) na teplo z tepelného čerpadla (využití obnovitelné části z prostředí) s topným faktorem SCOP

Pe

Qd 1 Qp 2    he SCOP he

27/82

Minimální topný faktor TČ  minimální topný faktor tepelného čerpadla pro nahrazení primárního paliva (včetně ztrát akumulace)

Q p 2  Q p1

SCOP 

hk he

 plynový kotel hk = 0.76 (provozní účinnost dle TNI 73 0331), účinnost elektrárny (0.35) + ztráty v rozvodech he = 0.30 minimální sezónní topný faktor SCOP > 2,5

 plynový kondenzační kotel hk = 0.93 (provozní účinnost dle TNI 73 0331), účinnost produkce el. energie he = 0.30 minimální sezónní topný faktor SCOP > 3.1 uspoří tepelná čerpadla primární energii? jsou obnovitelnými zdroji tepla? není lepší spalovat fosilní paliva a produkovat přímo teplo?

28/82

Roční topný faktor tepelného čerpadla?  zjednodušeně podle TNI 73 0331  definuje průměrné účinnosti zdrojů a technických systémů pro hodnocení energetické náročnosti budov podle vyhlášky 78/2013 Sb.  pomocný dokument, nezávazný  stanovení ročního provozního SCOP z hodnoty jmenovité při

A2/W35

B0/W35

W10/W35

 pro vytápění

SCOPH,rok= fH,COP * COPN

 pro přípravu teplé vody

SCOPW,rok= fW,COP * COPN

 na základě skutečné předpokládané teplotní úrovně

29/82

Činitele pro stanovení ročního COP Návrhová výstupní teplota otopné vody [°C]

Vzduch-voda

Země-voda

Voda-voda

fH,COP (-) 35

1,02

1,07

1,00

45

0,93

0,94

0,89

55

0,83

0,81

0,76

Požadovaná teplota teplé vody [°C]

Vzduch-voda

Země-voda

Voda-voda

fW,COP (-) 40

0,94

0,86

0,80

50

0,77

0,66

0,61

60

0,60

0,45

0,42

30/82

Standardní sezónní topný faktor SCOP  podrobný výpočet v souladu s ČSN EN 14 825  sezónní topný faktor (samotného) tepelného čerpadla SCOP

 výpočet pro sezónu na základě podrobných údajů ze zkoušky EN 14511 pro dostatečný počet kombinací tv1 / tk2  pro standardní klimatické podmínky (četnost venkovních teplot)

 pro standardní odběr tepla ve standardní otopné soustavě (na základě definované tepelné ztráty)  podklad pro štítkování tepelných čerpadel podle směrnice o Ecodesignu

31/82

Sezónní účinnost zdrojů tepla  pro zdroje tepla na vytápění  sezónní energetická účinnost zdroje pro vytápění hs

 kotle, tepelná čerpadla – srovnání z pohledu primární energie  pro tepelná čerpadla je sezónní energetická účinnost definována jako

SCOP hs  PEF PEF

faktor primární energie pro elektřinu PEF = 2.5

32/82

Požadavek na účinnost (EC 813/2013)  minimání sezónní energetická účinnost zdroje pro vytápění hs  od 26.9.2015

 hs ≥ 100 % (vysokoteplotní soustavy nad 35 °C)  hs ≥ 115 % (nízkoteplotní soustavy do 35 °C)  od 26.9.2017  hs ≥ 110 % (vysokoteplotní soustavy nad 35 °C)  hs ≥ 125 % (nízkoteplotní soustavy do 35 °C)

33/82

Štítky pro TČ od 26. 9. 2015

34/82

Štítky pro TČ od 26. 9. 2019

35/82

Význam SCOP  SCOP a účinnost hs je vztažena pouze k tepelnému čerpadlu  za standardních podmínek (klima, odběr, otopná soustava)

 slouží pro porovnání tepelných čerpadel v režimu celoročního provozu  umožňuje vybrat tepelné čerpadlo přímo podle návrhového výkonu

 tepelné čerpadlo instalované v konkrétním místě (klima) do konkrétní budovy (odběr tepla) s konkrétní otopnou soustavou (teplotní úroveň odběru) a konkrétním provedeným nízkopotenciálním zdrojem tepla (teplotní úroveň zdroje) bude vykazovat jiný SCOP

36/82

Bilancování provozu tepelných čerpadel  sezónní topný faktor SPF soustavy s TČ  bilancování – intervalová metoda

 vliv provozních podmínek v dané instalaci

37/82

Sezónní topný faktor systému příprava teplé vody

SPF Qvyt,tv

vytápění

SPF 

Qvyt, tv E celk

ETC

Epom QEel,celk celk

Edod

38/82

Požadavek na SPF  EU směrnice 2009/28/EC o podpoře využití energie z obnovitelných zdrojů  soustavu s tepelným čerpadlem lze považovat za OZE pokud SPF  1,15

1

he

 průměr EU he = 40 %

SPF > 2,875

he = 30 % 1)  nařízení EU he = 45.5 %

SPF > 3,83

 ČR:

SPF > 2,5

(2013/114/EC)

1) Czech Republic Energy Efficiency Report, ABB report, January, 2011

39/82

ČSN EN 15450 – příloha C (informativní)

40/82

Studie Fraunhofer ISE  měření na reálných instalacích, vyhodnocení SPF  rodinné domy  různé stáří, poměr vytápění / teplá voda, klimatické oblasti, roky https://wp-monitor.ise.fraunhofer.de Typ budov

Počet instalací

Realizace

HP in Existing Buildings

stávající

80

2006 - 2009

HP Efficiency

novostavby

100

2005 - 2010

HP Monitor

novostavby

90

2009 - 2013

41/82

TČ vzduch-voda

42/82

TČ země-voda

43/82

Bilancování provozu TČ  účel bilancování  provozní topný faktor satmotného tepelného čerpadla SCOP

 sezónní topný faktor soustavy s tepelným čerpadlem SPF  skutečná spotřeba el. energie tepelným čerpadlem  skutečná spotřeba energie dodatkovým zdrojem tepla  jednoduchý výpočtový postup  jednoduchý výpočet s použitím tabulkového procesoru (Excel)  standardizované klimatické parametry (křivka trvání teplot pro danou lokalitu, histogram teplot)

44/82

Bilancování provozu TČ  nelze použít měsíční metodu (!)  průměrné měsíční teploty zřídka pod teplotou bivalence Hradec Králové

Brno

I

-1,5

-2

-2,1

-2

II

0

-0,9

-1

-0,6

III

3,2

3

2,7

3,7

IV

8,8

7,4

7,4

8,7

V

13,6

12,7

12,8

14,1

VI

17,3

15,7

15,6

16,9

VII

19,2

17,5

17,4

18,8

VIII

18,6

16,6

16,8

17,8

IX

14,9

12,9

13,5

14

X

9,4

7,7

8,3

8,7

XI

3,2

2,8

3,1

3,6

XII

-0,2

-0,4

-0,4

-0,2

12

10

8

Q [kW]

Praha

České Budějovice

6

4

2

0 -12

-8

-4

0

4

8

t e [°C]

12

16

20

24

45/82

Je potřeba použít detailní výpočet různý výkon tepelného čerpadla v různých obdobích roku

zima nedostatečný výkon

podzim přebytečný výkon

46/82

Je potřeba použít detailní výpočet různý COP tepelného čerpadla v různých obdobích roku

zima nízký COP

podzim vysoký COP

47/82

Výpočtová metoda  metoda teplotních intervalů, intervalová metoda, (bin method)  normalizovaná v ČSN EN 15316-4-2, velice detailní  použití histogramu venkovních teplot pro otopnou sezónu nebo pro celý rok  rozlišení intervalů 1 K  každý teplotní interval je charakterizován:  horní teplotou – dolní teplotou venkovního vzduchu  střední teplotou vzduchu tj  trváním (hodiny) tj

48/82

Výpočtová metoda  TNI 73 0351 - zjednodušení  intervalová metoda – využití četnosti teplot pro otopné období, celý rok, jednotlivé měsíce, údaje v souladu s TNI 73 0331

 nejčastější aplikace: priorita přípravy TV, tepelná čerpadla bilancována v provozu na plný výkon v kombinaci se zásobníkem  nezohledňuje blokaci ve vysokém tarifu

 přehledná metoda  15 stran  vyjasnění podstaty metody  jiné (přirozené) značení veličin

49/82

Roční teplotní histogram pro Prahu otopná sezóna

léto

50/82

Roční teplotní histogram pro Prahu 8760 h

51/82

Roční teplotní histogram pro Prahu

52/82

Měsíční teplotní histogramy 100 leden

červenec

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

-17.5-15.5-13.5-11.5 -9.5 -7.5 -5.5 -3.5 -1.5 0.5 2.5 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5 16.5 18.5 20.5 22.5 24.5 26.5 28.5 30.5

53/82

Energetická bilance  pro každý teplotní interval se stanoví (pro střední teplotu te,j)  potřeba tepla budovy  podmínky provozu tepelného čerpadla (tv1, tk2)  výkon  a COP tepelného čerpadla  dostupná energie QTC,dis z TČ  energie dodaná QTC,dod z TČ pro krytí potřeby tepla budovy  potřeba elektřiny ETC pro TČ  potřeba dodatkového tepla QZZ ze záložního zdroje (elektřina EZZ)  provozní doba tTC tepelného čerpadla  potřeba pomocné elektřiny Epom (čerpadla)

54/82

Potřeba tepla  potřeba tepla na vytápění – rozdělení do intervalů  zjednodušená metoda založená na hodinostupních DHj v teplotním intervalu  předpoklad: celková potřeba tepla na vytápění QVYT ~ DH v daném období

QVYT , j  QVYT

DH j DH

 QVYT

t

i

 t e , j  t j

 DH j

j

 QVYT  fVYT

55/82

Potřeba tepla  potřeba tepla na přípravu TV – rozdělení do intervalů  na základě trvání intervalů - počtu hodin Hj v intervalu  celková potřeba tepla na TV QTV ~ H v roce (= 8760 h)

QTV , j  QTV

Hj H

 QTV

Hj

H j

 QTV  fTV j

56/82

Rozpočet potřeby tepla do intervalů

57/82

Parametry tepelného čerpadla  topný výkon Qk [kW] – výkon odebíraný z kondenzátoru  topný faktor COP [-] při jasně definovaných podmínkách tv1 a tk2

 elektrický příkon Pel [kW]

58/82

Parametry tepelného čerpadla  charakteristiky  výkon QTČ = f (tv1, tk2)  topný faktor COP = f (tv1, tk2) využití lineárních nebo kvadratických interpolací a extrapolací charakteristik (bodů) pro jiné provozní podmínky

QTČ  A  B  t v 1  C  t k 2  D  t v21  E  t k22  F  t v 1  t k 2

COP  a  b  tv 1  c  t k 2  d  tv21  e  t k22  f  tv 1  t k 2

59/82

Teplota NPT zdroje  teplota zdroje NPT = teplota na vstupu do výparníku tv1 tv1 = te

5

 voda-voda:

tv1 = 10 °C

4

 země-voda.

tv1 = f (te)

3

EN 15316-4-2:

t v1 [°C]

 vzduch-voda:

2

1 4,5 C) tv 1  max0 C; min(0,15  t e  1,5 C; 0

-1 -10

0

10

t e [°C]

20

30

60/82

Teplota zdroje NPT (země) měření na vrtu FS, ČVUT v Praze venkovní

výparník

Říjen

Listopad

Prosinec

Leden

Únor

Březen

Duben

Květen

zdroj: R. Krainer

61/82

Teplota zdroje NPT (země)

aproximace střední hodnoty

zdroj: R. Krainer

62/82

Otopná soustava – teplota vody  teplota otopné vody = f (te)  ekvitermní teplota přívodní otopné vody tw1

tk2 = tw1 +Dtw

 návrhový teplotní spád otopné vody tw1,N / tw2,N  výpočtová venkovní teplota te,N  výpočtová vnitřní teplota ti,N = průměrná vnitřní teplota ti

 výpočet teploty otopné vody z rovnice pro výkon otopného tělesa n  Q z  Dt      Q z ,N  Dt N 

t i  te Q z   Qz ,N t i ,N  t e ,N

m  m N

63/82

Ekvitermní teplota otopné vody m  m N

Q Q N  c t w 1  t w 2  c t w 1,N  t w 2,N  t t tw1  tw 2 Q   i e t w 1,N  t w 2,N Q N t i ,N  t e ,N

t w 1  t w 2  t w 1,N  t w 2,N 

t i  te t i ,N  t e ,N

64/82

Ekvitermní teplota otopné vody n  Qz  Dt      Qz ,N  Dt N 

 tw1  tw 2  ti  2   t w 1,N  t w 2,N  t i ,N  2 

n

    t i  te  t i ,N  t e ,N  

 t w 1,N  t w 2,N   t i  te tw1  tw 2  t i    t i ,N    2 2    t i ,N  t e ,N

tw1  tw 2

   

1 n

 t w 1,N  t w 2,N   t i  te  2  t i  2    t i ,N    2    t i ,N  t e ,N

   

1 n

n ... teplotní exponent

n = 1,3 otopná tělesa n = 1,1 podlahové vytápění

65/82

Ekvitermní teplota otopné vody 60

teplota přívodní vody tw1

55

teplota vratné vody tw2 teplota otopné vody [°C]

50

+13 °C

45

konec otopného období

40 35 30 25 20 -12

-8

-4

0

4

venkovní teplota t e [°C]

8

12

16

20

66/82

Výpočtové vztahy pro intervaly energie dostupná z TČ [kWh]

QTC, dis, j   TC, j t j

energie dodaná z TČ pro krytí potřeby [kWh]

QTC,dod, j  min(QTC,dis ;QVYT,TV ) j

QTC,dod, j

potřeba elektřiny pro TČ [kWh]

E TC, j 

energie dodaná záložním zdrojem potřeba elektrokotle [kWh]

E ZZ, j  QVYT,TV, j  QTC,dod, j

COPj

67/82

Výpočtové vztahy pro intervaly doba chodu TČ

potřeba pomocné energie (čerpadla, ventily, regulace, atd.)

t TC, j 

QTC,dod,j  TC, j

E pom, j  Ppom t TC, j

68/82

Celoroční hodnoty dodaná energie z TČ

potřeba elektřiny pro TČ

QTC,dod   QTC, dod, j j

E TC   E TC, j j

potřeba elektřiny pro záložní zdroj

E ZZ   E ZZ, j j

potřeba pomocné elektřiny

E pom   E pom, j j

doba chodu TČ

t TC  t TC, j j

69/82

Celoroční hodnoty sezónní topný faktor

QTC,dod  QZZ SPF  E TC  E ZZ  Epom

70/82

Kombinace vytápění a přípravy TV  priorita přípravy teplé vody - výpočet nejdřív pro přípravu teplé vody  potřeba tepla QTV,j  teplo dodané z TČ v režimu teplé vody QTC,dod,TV,j

 výpočet doby chodu v režimu TV t TC,TV,j 

QTC,dod,TV,j  TC,TV,j

 zbývající doba dostupná pro TČ v režimu vytápění t TC,VYT,dis, j  t j  t TC,TV, j  teplo dostupné (k dispozici) pro režim vytápění QTC,VYT,dis, j  t TC,VYT,dis, j   TC,VYT,j

tk2 = tTV +DtTV

71/82

Celoroční výsledky – příklad SPFHW = 2,60 SPFSH = 4,61 SPF = 4,17

72/82

Běžný dům  vytápění  160 m2  tepelná ztráta 10 kW (-12 °C)  potřeba tepla na vytápění 21 500 kWh/rok (135 kWh/m2.rok), TMY Praha  otopná soustava

50/40 °C

35/30 °C

 teplá voda  4 osoby, 45 l/os.den, tepelné ztráty 15 %  teplota teplé vody 55 °C, teplota studené vody 15 °C  potřeba tepla na ohřev vody 3 500 kWh/rok (14 % z celkové potřeby)

de

en

en

ec

ad in

to p os

pr

lis

říj en

ří

zá

n

sr pe

ec

rv en

rv en

če

kv ět

du be n

bř ez

če

n

ún or

le

kWh

73/82

Běžný dům

4500

4000

3500 teplá voda

vytápění

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

74/82

Tepelné čerpadlo vzduch-voda výkon 8,1 kW a COP = 3,4 při A2/W35 5

4

SPF

3

50/40

35/30

SPFTV

2.50

2.50

SPFVYT

2.84

3.31

SPFsys

2.79

3.17

2

1

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

75/82

Tepelné čerpadlo země-voda výkon 9,9 kW a COP = 4,5 při B0/W35 5

4

SPF

3

2

1

50/40

35/30

SPFTV

2.30

2.30

SPFVYT

3.61

4.62

SPFsys

3.35

4.05

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

76/82

Běžný dům  požadavky na SPF lze splnit  velká potřeba tepla na vytápění oproti přípravě teplé vody

 nízkoteplotní otopná soustava  vysoké pokrytí potřeby tepla tepelným čerpadlem (snaha o monovalentní řešení)  správně navržený nízkopotenciální zdroj tepla  běžná koncepce řešení tepelných čerpadel

77/82

Pasivní dům  vytápění  160 m2  tepelná ztráta 2,7 kW (-12 °C)  potřeba tepla na vytápění 3 200 kWh/rok (20 kWh/m2.rok), TMY Praha  otopná soustava 35/25 °C  teplá voda  4 osoby, 45 l/os.den, tepelné ztráty 15 %  teplota teplé vody 55 °C, teplota studené vody 15 °C  potřeba tepla na ohřev vody 3 500 kWh/rok (52 % z celkové potřeby)

de

en

en

ec

ad in

to p os

pr

lis

říj en

ří

zá

1000

n

1200

sr pe

ec

rv en

rv en

če

kv ět

du be n

bř ez

če

n

ún or

le

kWh

78/82

Pasivní dům

1400

teplá voda

vytápění

800

600

400

200

0

79/82

Tepelné čerpadlo vzduch-voda výkon 6,7 kW a COP = 3,2 při A2/W35 500

3,5

400

3,0

doplňkový zdroj

300

2,5

SPF

kWh

pomocná energie příprava TV vytápění

200

2,0

SPF 100

1,5

SPFVYT = 2,94 SPFTV = 2,40 c ne os i pr

to p

ad

en říj

ří zá

n

sr pe

1,0

lis

če

rv en

ec

SPF = 2,63

rv en če

en kv ět

du be n

n ez e bř

ún or

le

de

n

0

80/82

Tepelné čerpadlo země-voda výkon 5,8 kW a COP = 4,3 při B0/W35 500

3,5 doplňkový zdroj pomocná energie

400

3,0

příprava TV vytápění SPF

2,5

SPF

kWh

300

200

2,0

100

1,5

SPFVYT = 4,15 c ne si pr o

ad to p lis

říj en

ří

1,0

zá

n

sr pe

rv en

SPF = 2,76

če

rv en če

en kv ět

du be n

n ze bř e

ún or

n de le

ec

SPFTV = 2,12

0

81/82

Pasivní dům  požadavky na SPF nelze splnit i přes  nízkoteplotní otopnou soustavu

 monovalentní řešení  správně navržený nízkopotenciální zdroj tepla avšak při

 běžné koncepci řešení tepelných čerpadel  velké potřebě tepla na přípravu teplé vody oproti vytápění kvůli vysoké teplotě

 plynový kotel + solární soustava = o 20 až 30 % nižší potřeba primární energie

82/82

Kudy dál v pasivních domech?  snížení požadavku teploty teplé vody na 45 °C  snížení tepelného komfortu

 hygienické požadavky  koncepce tepelných čerpadel pro efektivnější ohřev vody

 tepelná čerpadla s dochlazovačem chladiva pro předehřev studené vody  kaskádový ohřev teplé vody, dva zásobníky v sérii, stratifikovaný ohřev