Pož Požadavky tepelných čerpadel na př přípravu, ná návrh, projekt a stavební stavební dokumentaci seminář ASPIRE v Rožnově pod Radhoštěm Ing. Tomáš Straka, Ph.D.
14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000
Počet instalací v Evropě
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
1979
1973
0
2004
1992
Austria
5,129
800
Czech Republic
2,400
20
Finland
12,648
100
France
17,300
4,000
Germany
20,636
2,000
Sweden
100,215
15,000
zdroj:
Počet instalací v ČR
zdroj:
DŮVODY pro použití tepelných čerpadel: energetické - snížení spotřeby el. energie ekonomické - nižší provozní náklady na vytápění ekologické - snížení emisí (oxidů dusíku a uhlíku)
Princip tepelného čerpadla
-5°C okolní vzduch ventilátor
topná voda
M
50°C kompresor výměník - výparník
výměník - kondenzátor vratná voda 45°C expanzní ventil
ochlazený vzduch -10°C
Efektivita tepelného čerpadla
vodní čerpadlo Čerpá ze studně = nízké hladiny ………...na vyšší hladinu na výtoku
tepelné čerpadlo Čerpá z nízké teploty primárního média …………… na vyšší teplotu topení
vodní čerpadlo čím hlubší je studna a čím výše je čerpadlo …tím je čerpání méně efektivní
tepelné čerpadlo čím nižší je teplota primárního média (země, voda, vzduch) a čím vyšší je teplota topného média (topení) …tím je čerpání méně efektivní = nižší topný faktor
Efektivita tepel.čerpadla TEPELNÝ VÝKON (kW) TOPNÝ FAKTOR = ---------------------------------PŘÍKON (kW) Příklad:
Topný výkon 9kW, El.Příkon 3kW ….. Top.fak.=3
Primární okruh tepelného čerpadla
Čím vyšší vyšší teplota primá primár.okruhu, tí tím levně levněji čerpadlo topí topí
Primární okruh tepelného čerpadla – obvyklá řešení zemní kolektor / voda Nízká cena / vysoký výkon Zabraná plocha 200 – 400 m2
zemní vrt / voda Hloubky kolem 100 m Celoročně stálý výkon Bez nároku na prostor Možnost pasivního chlazení
vzduch / voda Nízká cena Vyšší provozní náklady, kratší životnost Proměnlivý výkon v průběhu roku
Primární okruh tepelného čerpadla – další možnosti ZEMĚ solanka v zemním kolektoru / voda přímé vypařování v zemním kolektoru / voda Zemní vrt / voda základové piloty / voda VODA povrchová voda / voda podzemní voda / voda VZDUCH vzduch / voda odpadní vzduch / voda (vzduch) vzduch / vzduch
Primární okruh tepelného čerpadla
investice
zemní kolektor vrt
vzduch
Provoz
** *** * **
dostupnost
*
životnost
*** ***
*** ** *** *
legislativa
*** **
*** = nejpříznivější
* **
Zemní kolektor – provedení Akumulace sluneční energie Regenerace – slunce, déšť Uložení 0,3-0,5m pod zámrz.hloubk. V hloubce 1,2 – 1,5m teplota 5 – 15°C Rozteč podle druhu zeminy ----------příkon(10
– 30Wm2), rozteč 0,8 – 0,4 m
Ovlivnění povrchu nad kolektorem
Systémy Švédský
velká rozteč
Německý
menší dimenze
USA
slinky
Zemní hlubinný vrt – provedení
Geotermální teplo, bez vlivu slunce Nepoddimenzovat ! Bez regenerace, životnost min 25let Hloubka 100m (až 200m) Rozteč vrtů cca 10% hloubky Kvalitní firma a materiály !!!
Vzduchová tepelná čerpadla – provedení
• vnitřní provedení (vzduch.vedení do domu)
• venkovní provedení „chiller“ (topná voda z venkovní jednotky)
venkovní a vnitřní jednotka „split“ (propojení vnitřní a venkovní jedn. chladivem)
Topný okruh - připojení tepelného čerpadla
Čím niž nižší teplota topení topení, tí tím levně levněji čerpadlo topí topí
Topný okruh – připojení tepelného čerpadla
Co nejnižší teplota vody v systému Podlahové vytápění Stěnové, (stropní) vytápění Radiátory předimenzovat - 55/45°C Větší dimenze potrubí ! Pozor na potřebné teploty vzduchotechniky
Topný okruh – připojení tepelného čerpadla
Raději podlahové topení než radiátory Nízká teplota topné vody v celém domě, pozor na: Doplňkové radiátory Termostatické ventily zhoršují topný faktor Vzduchotechniku Možno rozdělit kotelnu nízkoteplotní a vysokoteplotní část
Postup návrhu tepelného čerpadla
Návrh – rozdíl „normální“ kotelny a použití TČ Přesný výpočet tepelné ztráty • bez přirážek • reálná infiltrace
(současné min.ČSN 45 – 60 W/m2 vyt.plochy)
Přesný výpočet ohřevu teplé vody • méně než podle normy • průměrně 3kWh /osobu a den • ohřev 15hod denně • výkon stačí 0,5 – 1 kW Další spotřebiče tepla • bazénová voda • vzduchotechnika
Návrh – informace o objektu pro projektanta TZB •Lokalita (počasí) •Využití a druh budovy •Podklady pro výpočet tep.ztrát, pasivních a solárních zisků • Požadavky na ohřev teplé vody (počet osob, špičk.odběr) •Další spotřebiče tepla (technologie, bazén, VZT,..) •Požadavek na chlazení •Typ topného systému
•Vhodný primární zdroj (velikost a charakter pozemku - zem.kolektor, vrt, vzduch) •Kvalita primárního zdroje (popis půdy, horninová struktura, umístění vzduch TČ)
Návrh – na co pamatovat při návrhu Umístění tepelného čerpadla v objektu Připojení primáru Eliminace hluku Bivalentní zdroj tepla - Elektrokotel, Plynový kotel, Kotel na dřevo Zásobník teplé vody - Velikost teplosměnné plochy Nízký teplotní spád musí být v celém domě Doplňkové radiátory, VZT Termostatické ventily (šetří teplo, zhoršují topný faktor) Rozdělení kotelny na vysokoteplotní a nízkoteplotní část Vysokoteplotní tepelná čerpadla (60 – 70°C)
Ekonomika Příklad energetické náročnosti rodinného domu vytápěná plocha 160m2, tep.ztráta 12 kW při -15°C Potřeba tepla pro topení 27 MWh, pro ohřev TV 8 MWh, celkem 35 MWh (= 127 MJ) Náklady na provoz domu:
zdroj:
… jak postupuje projektant TZB: Návrh – dimenzování TČ a dohřevu dříve: Tepelné čerpadlo je navrženo na 50% maximálního výkonu. Dodá 85 % tepla, dotop 15 %.
nyní: Tepelné čerpadlo je navrženo na 82% max. výkonu. (dům 10kW+TV1kW = 11kW … TČ 82% = 9kW)
Dodá 98 % tepla, dotopení 2 % tepla. SPOTŘEBY TEPLA PRO VYTÁPĚNÍ ENERGIE Z BIVALENTNÍHO ZDROJE
9,00
příkon topné soustavy (kW)
8,00
EL. ENERGIE PRO TEPELNÉ ČERPADLO
7,00 6,00 5,00 4,00
ENERGIE ZÍSKANÁ ZE VZDUCHU
3,00 2,00 1,00 0,00 7
8
9
10
11
12 měsíc
1
2
3
4
5
6
Pokrytí potřeby tepla rodinného domu 16 kW
SPOTŘEBY TEPLA PRO VYTÁPĚNÍ ENERGIE Z BIVALENTNÍHO ZDROJE
9,00
příkon topné soustavy (kW)
8,00
EL. ENERGIE PRO TEPELNÉ ČERPADLO
7,00 6,00 5,00 4,00
ENERGIE ZÍSKANÁ ZE VZDUCHU
3,00 2,00 1,00 0,00 7
8
9
10
11
12 měsíc
1
2
3
4
5
6
Děkuji za pozornost Ing.Tomáš Straka, Ph.D.
tel.: 724 324 445
[email protected]
