Progresívne technológie Ak je v dome zdrojom tepla a chladu tepelné čerpadlo, klimatizácia je zabezpečená progresívnymi chladiacimi stropmi a vetrá ho vetracia jednotka s rekuperáciou, vtedy sa dá povedať, že váš dom využíva moderné progresívne technológie, ktoré dokážu zabezpečiť efektívnu prevádzku nízkoenergetického domu na úrovni technických možností tretieho tisícročia. Využíva totiž na vykurovanie a chladenie obnoviteľné zdroje. Tepelné čerpadlo Ak sa rozhodujete, že zdrojom tepla na vykurovanie vo vašom budúcom dome nebude plynový kotol, ale tepelné čerpadlo, nezabudnite ešte na jednu možnosť, ktoré má tepelné čerpadlo. V letných horúčavách je ňou možnosť využiť využiť na
Vonkajšie prevedenie vzduchového tepelného čerpadla je riešené tak, že svojou hlučnosťou neruší okolie
chladenie na primárnej strane vznikajúci chlad. Po takomto rozhodnutí bude ďalšou otázkou, aké tepelné čerpadlo viete využiť. Na prevádzku tepelného čerpadla potrebujeme zabezpečiť buď dostatok vody zo studne, alebo zemné vrty v potrebnej dĺžke, prípadne zemný kolektor, alebo dostatočný prívod vzduchu a podľa toho, aké možnosti pri zabezpečení tejto podmienky máte sa rozhodnete, ktorý typ tepelného čerpadla použiť. Každý má výhody aj nevýhody a v nasledujúcej časti sa ich pokúsim porovnať.
Princíp tepelného čerpadla Tepelné čerpadlo sa skladá z troch základných častí: výparníka, kompresora a kondenzátora prepojených potrubím a tvoriacich uzatvorený okruh. Primárnou časťou je výparník, kondenzátor sekundárnou a kompresor zabezpečuje cirkuláciu média v tepelnom čerpadle. Konštrukčne tvoria tieto časti uzatvorený okruh v ktorom cirkuluje médium. Je ním kvapalina, ktorá sa odparuje pri veľmi nízkych teplotách až –32 °C. Primárnou stranou tepelného čerpadla je výparník, kde sa naše médium odparuje, a pretože je to kvapalina s bodom odparovania pri veľmi nízkej teplote, odparuje sa veľmi „ochotne“. Pri odparovaní odoberá teplo
z okolia, čím sa výparník výrazne ochladzuje. Ak by sme nechali bežať tepelné čerpadlo a výparníku by sme nedodávali teplo, tak by nám veľmi rýchlo zamrzol a cirkulácia by sa zastavila. Teplo, ktoré potrebujeme na ohrievanie výparníka mu dodávame, aby tepelné čerpadlo fungovalo a nezamrzlo. Ak je zdrojom tepla napríklad voda zo studne, svojimi 10 °C výparník spoľahlivo ohrieva a zabraňuje, aby zamrzol. Naše médium zamŕza až pri –32 °C, a preto dokáže zabrániť zamrznutiu výparníka –10 °C „teplý“ vzduch alebo dokonca aj – 20 °C „teplý“ vzduch. Zabudnite na magickú teplotu 0 °C pri ktorej zamŕza voda. Vďaka tomu, že kvapalina v tepelnom čerpadle zamŕza až pri –32 °C, vzduchové tepelné čerpadlo môže vykurovať aj pri teplotách hlboko pod bodom tuhnutia vody. Z uvedeného je zrejmé, že tepelné čerpadlo nezvýši teplotu studničnej vody tak, aby sa ňou mohol vykurovať dom, ale vodu použije na ohrev primárnej časti tepelného čerpadla a zabráni jeho zamrznutiu.
v nízkoenergetickom dome Pridaná hodnota Odparené médium – teraz už plyn, nasáva z výparníka kompresor a tlačí ho do sekundárnej časti tepelného čerpadla, ktorou je kondenzátor. Aby plyn kondenzátorom „neprefučal“, je za ním automatický ventil, ktorý zabezpečí, že v kondenzátore bude taký tlak, aby sa médium znova zmenilo na kvapalinu. Pri stláčaní plynného média a v procese skvapalňovania, plyn odovzdáva okoliu množstvo tepla. Práca kompresora a následne skvapalnenie plynného média je kľúčom k pochopeniu záhady, ako dokáže tepelné čerpadlo vyrobiť teplo na vykúrenie vášho domu s tak nízkymi nákladmi.
sahu veľkých tokov, v ktorých tečie množstvo vody súbežne s riekou. Také je hlavne povodie Dunaja, kde je najväčší potenciál spodných vôd. Lokalít s dobrými podmienkami pre vodné čerpadlá je na Slovensku veľmi veľa. Aby ste sa mohli správne rozhodnúť pre vodné tepelné čerpadlo, potrebujete poznať výdatnosť vašej studne, čo sa zisťuje čerpacou skúškou. Zo studne sa čerpá voda najlepšie nepretržite niekoľko dní a meria sa aký je stabilný prietok. Potrebný prietok vody pre rodinný dom s obytnou plochou 150 až 200 m2 je v rozmedzí 1,2 až 1,5 m3/s. Ďalším kritériom je kvalita vody. Voda by nemala byť príliš mineralizovaná a agresívna, aby svojim zložením nenapádala resp. neza-
Kompaktné vzduchové tepelné čerpadlo LWZ 403 Sol v interiéri. Vykúri dom, zabezpečí prípravu teplej vody v 200 litrovom zásobníku, zabezpečí rekuperačné vetranie domu a k tomu má ešte prípravu na pripojenie solárnych kolektorov. Keď na pohon kompresora spotrebuje elektromotor 1 kW elektrickej energie, tak tepelný výkon tepelného čerpadla na sekundárnej strane môže byť až 5 kW. Tomuto pomeru sa hovorí výkonové číslo, v tomto prípade by bolo 5. O tom v ďalšom texte. Na sekundárnej strane nám tepelné čerpadlo dnes bežne ohrieva vodu do vykurovania na teplotu 65 °C, čo úplne postačuje na vykurovania domu a na prípravu teplej vody pre domácnosť.
Platí zákon zachovania energie Ešte raz si to zopakujme. Príkon elektromotora, ktorý poháňa kompresor tepelného čerpadla (teda jeho spotreba) je 1 kW. Na sekundárnej strane, tam kde tepelné čerpadlo vyrobí teplo získame výkon 5 kW. Kde sa zobrali 4kW? Získali sme ich napr. zo vzduchu alebo z vody zo studne, ktoré dokážu výparník ohriať. Zákon o zachovaní energie platí vo fyzike všade na Zemi, a ani tepelné čerpadlo nie je výnimkou.
VODNÉ TEPELNÉ ČERPADLO Ak máte na pozemku stabilný zdroj spodnej vody, je možné uvažovať o využití vodného tepelného čerpadla. Voda zo studne bude pretekať primárnou časťou tepelného čerpadla a tak ho ohrievať. Teplota vody v studni býva okolo 10 °C, čo je dosť na ohrev tepelného čerpadla. Zdroj vody však musí spĺňať určité kritériá. Dôležité je, aby zdroj bol stabilný a voda sa po niekoľkých rokoch prevádzky nestratila. Stabilnými sa dajú označiť veľké územia v do-
nášala niektoré časti technológie, napríklad výmenník, ktorý je súčasťou tepelného čerpadla. Aj to sa dá riešiť predradením ďalšieho výmenníka, ktorý ochráni tepelné čerpadlo. Kvalita vody bežne nebýva problém, ktorý by bolo treba riešiť. Ani teplota vody nezvykne byť problémom. Voda máva teplotu blízku 10 °C, pretože taká je teplota zemského podložia všeobecne. Problém by mohol byť, ak by teplotu vody v studni ovplyvňovala napríklad voda z topiaceho sa snehu na jar v podhorských oblastiach, ktorá by presakovala do studne Táto voda s teplotou blízkou nule by mohla znížiť aj teplotu v studni, ktorá sa nemá dostať pod 5 °C.
Jedna studňa nestačí Treba pripomenúť, že jedna studňa pre tepelné čerpadlo nestačí. Tepelné čerpadlo čerpá vodu zo studne a studničná voda odovzdá časť tepla čerpadlu, čím sa ochladí z 10 °C na 6 °C. Ak by sme túto vodu nepretržite vracali do rovnakej studne späť, postupne by natoľko ochladila, že by studňa zamrzla. Preto vodu čerpáme z jednej studne, kde stále priteká čerstvá voda zohriata zemským podložím a ochladená voda sa vypúšťa do druhej studne, vsakovacej, ktorá má byť vzdialená nie menej ako 10 m od prvej, aby neovplyvňovala teplotu vody v prvej studni. Čo sa týka vedľajších nákladov pri realizácii vodného tepelného čerpadla treba samozrejme v prvom rade počítať s cenou za vyvŕtanie studní a veľmi dôležité je ako hlboké studne bude treba vŕtať. Niekde je to len 10 m a výdatnosť postačuje, inokedy sú potrebné tak
hlboké studne, že ich cena vodné čerpadlo znevýhodní oproti iným riešeniam. Cena za 1 bežný meter vŕtanej studne sa pohybuje okolo 2 500 Sk a treba ešte počítať s cenou ponorného čerpadla, ktoré vytláča vodu zo studne do čerpadla. V prospech vodného tepelného čerpadla, ale často hovorí skutočnosť, že pokiaľ je možné na pozemku získať vodu, tak sa stavebník rozhodne vŕtať studňu aj vtedy, keď tepelné čerpadlo neinštaluje a používa ju na polievanie záhrady, prípadne ako úžitkovú v dome. V tomto prípade cena za vŕtanie studne ako aj cena za ponorné čerpadlo nie je náklad naviac, pretože jednu studňu môžete použiť tak pre tepelné čerpadlo, ako aj na polievanie záhrady. Vychádzajúc z hore uvedených kritérií, vodné tepelné čerpadlo sa javí ako výhodná alternatíva všade tam, kde je studňa dostatočne výdatným zdrojom, nie zvlášť agresívnej vody.
ZEMNÉ TEPELNÉ ČERPADLO Ak na pozemku nenarazíte na stabilný zdroj spodnej vody, máte možnosť zabezpečiť prevádzku tepelného čerpadla pomocou vrtov. Tam, kde v predchádzajúcom prípade omývala primárnu stranu čerpadla voda zo studne, v prípade vrtov zabezpečí ohrievanie čerpadla nemrznúca kvapalina, ktorá cirkuluje v potrubí zapustenom v suchom vrte. Ako je možné, že kvapalina cirkulujúca vo vrtoch dokáže ohriať primárnu časť čerpadla? Teplota zeme sa už po niekoľkých metroch pod zemou dostáva postupne na teplotu 10 °C a pokiaľ nie je v podzemí nejaká tektonická porucha (puklina), táto teplota je stabilná niekoľko sto metrov a pre potreby tepelného čerpadla postačuje. Tam kde sú tektonické poruchy a vyvierajú termálne pramene na povrch, alebo sa vŕtajú hlboké vrty (až 3 000 m) siahajúce až do hĺbky, kde sú teploty až 80 °C, sa využíva voda pre termálne kúpele. To je však iná „story“. Pre čerpadlo sa vŕtajú vrty do hĺbky 100 m a ich celková dĺžka je daná druhom podložia a výkonom tepelného čerpadla. Platí pravidlo, že čím väčší dom, tým väčší výkon čerpadla, a preto je potrebných aj viac metrov vrtu. Kvalita podložia ovplyvňuje dĺžku vrtu preto, že nie každé podložie dokáže odovzdať kvapaline v potrubí maximálne množstvo tepla. Najlepšie sa vŕta kompaktná žula a má najlepšiu tepelnú výdatnosť (70 W/m). Naopak najhoršie sú íly, piesky, sute, ktoré sa zle vŕtajú a majú malú výdatnosť (30 – 40 W/m). Znamená to, že kým v žule bude stačiť pre rodinný dom 150 – 200 m vrtu, v hlinitej pôde to TECHNIKA 6/2008
71
energetika bude aj dvojnásobok. V súčasnosti sa cena vrtu pohybuje v cenách cca 1 500 Sk/m. Vo vrte sú zapustené potrubia s priemerom 32 mm, ktoré tvoria v každom vrte dve slučky, v nich cirkuluje nemrznúca zmes. Primárna strana tepelného čerpadla túto zmes ochladzuje, lebo tá teplo odovzdá tepelnému čerpadlu. Ochladená zmes preteká v potrubí svojou cestou 100 m smerom do zeme a následne sa 100 m vracia naspäť k tepelnému čerpadlu, pri tejto ceste sa v podzemí od 10 °C teplej pôdy ohreje a teplo môže opäť odovzdať tepelnému čerpadlu. Pri dobre navrhnutej dĺžke vrtu sa teplota nemrznúcej kvapaliny pohybuje medzi + 7 na vstupe a +4 na výstupe z čerpadla. Ak je dĺžka vrtu poddimenzovaná môže byť táto teplota aj nižšia a dostane sa aj na hodnoty –1 až –5 stupňov. Z tohto dôvodu sa ako náplň používa nemrznúca freónová kvapalina, ktorá zamŕza až pri –32 °C. Čerpadlo bude funkčné aj pri mínusových teplotách, a magická nula, pri ktorej mrzne voda, činnosť tepelného čerpadla príliš neovplyvní. Pravdou je, že s klesajúcou teplotou sa mení výkonové číslo, ale o tom v ďalšej kapitole.
Pôdne kolektory Treba spomenúť ešte jednu možnosť, ako využiť teplo zeme na ohrievanie primárnej časti tepelného čerpadla, a to sú pôdne kolektory. Tu sa potrubia, kde sa zohrieva kvapalina nezasúvajú do 100 metrových vrtov, ale v hĺbke 1,2 – 1,5 m sa plošne zakryjú zemou a dokážu z pôdy odoberať teplo, ktoré postačuje na ohrev kvapaliny. Princíp je rovnaký, potrebná je tak isto dostatočná dĺžka potrubí, nevýhodou je nárok na pomerne veľkú plochu pozemku. Pôdny kolektor potrebuje plochu niekoľko sto metrov štvorcových a na tejto ploche nemôže byť záhrada bez obmedzení. Možné premŕzanie pôdy neumožňuje pestovať na ploche nad kolektorom stromy a môže robiť problémy aj pri pestovaní bežných rastlín, dokonca aj trávnika. Pri zemnom tepelnom čerpadle, treba chápať hĺbkové vrty, ako investíciu pre viaceré generácie a z toho pohľadu sú vrty stabilným a spoľahlivým zdrojom tepla na ohriatie primárnej časti vášho tepelného čerpadla. Za vyššie náklady dostanete stabilný zdroj na dlhé obdobie.
VZDUCHOVÉ TEPELNÉ ČERPADLO Ak nemáte na pozemku vodu, nechce sa vám presúvať množstvo pôdy nad zemným kolektorom a nemáte chuť investovať do zemných vrtov, stále sa ešte môžete rozhodnúť pre vzduchové tepelné čerpadlo. Tam, kde pri vodnom tepelnom čerpadle omýva primárnu stranu voda zo studne, v zemnom čerpadle cirkulujúca nemrznúca kvapalina z vrtov či pôdneho kolektoru, vo vzduchovom tepelnom čerpadle primárnu stranu čerpadla ovieva vzduch.
72
TECHNIKA 6/2008
Samozrejme je to myslené skôr symbolicky. V skutočnosti je vo vzduchovom tepelnom čerpadle vytvorený okruh v ktorom opäť cirkuluje nemrznúca kvapalina. Pri pretekaní nemrznúcej kvapaliny vonkajším výmenníkom je vzduch ventilátorom hnaný na lamely výmenníka a ohrieva ho, kvapalina sa zohrieva a odoberie teplo zo vzduchu vo výmenníku, ktorý si môžeme prirovnať ku chladiču, ktorý poznáte z vášho auta a ním ohrieva primárnu časť tepelného čerpadla. Tento proces si človek dokáže predstaviť pri vonkajších teplotách asi okolo +20 °C, ale ako dokáže vzduch zohriať primár tepelného
Vonkajšie vzduchové tepelné čerpadlo dokáže vykúriť dom aj pri mínusových teplotách.
čerpadla, keď je vonku –10 °C? Je to možné preto, že ako som už vyššie spomínal, náplň čerpadiel, teda freón tuhne až pri mínus –32 °C a teda aj –10 °C „teplý vzduch“ ho bude ohrievať. Zdá sa to nepochopiteľné, ale vzduchové tepelné čerpadlá sú schopné vykurovať váš dom aj pri teplotách vonkajšieho vzduchu blízkych –20 °C. Je pravdou, že pri tak nízkych vonkajších teplotách výrazne klesá výkonové číslo tepelného čerpadla, ale zase povedzme si, koľko je takých dní v roku v našich zemepisných šírkach. Na tomto mieste je treba zdôrazniť, že ani pri teplotách pod –20 °C, keď vzduchové tepelné čerpadlo končí, vypína a čaká pokiaľ teplota vzduchu znova nestúpne nad –20 °C, aby znova mohla začať kúriť, nezostanete bez tepla. Každé tepelné čerpadlo je vybavené pre tieto prípady elektrickou špirálou, ktorá toto obdobie preklenie a vykuruje priamo činným ohrevom. Takéto situácie nie sú na Slovensku často a zdá sa, že budú stále zriedkavejšie. Takže nebojme sa vzduchových tepelných čerpadiel, nižšia účinnosť je vyvážená podstatne nižšími investičnými nákladmi.
Ekonomické porovnanie prevádzkových nákladov Ako som už spomínal, jedným z hlavných ukazovateľov efektívnosti prevádzky tepelného čerpadla je jeho výkonové číslo. Napr., ak dodáme na napájanie elektromotora kompresora 1 kW a na strane sekundára – kúrenia dokáže vyrobiť 5 kW, výkonové číslo tepelného čerpadla je 5.
Toto výkonové číslo ale závisí aj od teploty média, ktorým ohrievame časť výparníka. Ak ho ohrievame vodou zo studne, ktorá má spoľahlivých 10 °C, môže byť výkon na strane sekundára, teda vykurovania aj viac ako 5 kW. Vodné tepelné čerpadlo, ktoré má kvalitný zdroj so stabilnou teplotou +10 °C vody zo stabilnej studne má teda výkonové číslo počas celého roka rovnaké. Podobne to bude aj pri vrtoch, avšak teplota zeme v okolí vrtu môže počas vykurovacej sezóny postupne klesať a môže sa stať, že na konci zimy dosahuje teplota nemrznúcej zmesi mínusové teploty, pretože pôda sa postupne ochladzuje a na konci zimy dokonca premrzne. Rovnako ako klesá teplota v zemi v okolí vrtov, klesá aj výkonové číslo s akým tepelné čerpadlo pracuje. Či k premŕzaniu dôjde závisí od vlastností podložia a od toho či boli správne vypočítané dĺžky potrubí uložených vo vrtoch a teda bola dostatočná dĺžka vrtov. Pri dobre vypočítanej dĺžke vrty nepremŕzajú. Najviac kolíše teplota média a teda aj výkonové číslo pri vzduchových tepelných čerpadlách. Teplota vzduchu sa u nás zvyčajne pohybuje v rozmedzí –20 °C po + 35 °C. V celom rozmedzí týchto teplôt bude vzduchové tepelné čerpadlo funkčné, a teda bude vykurovať dom na vami nastavenú teplotu. Rozdiel bude v tom s akou účinnosťou. Najvyššiu účinnosť bude mať v lete, ale vtedy potrebujeme teplo len na ohrev vody. V najtuhších zimných dňoch keď teplo potrebujeme najviac je účinnosť nízka a keď udrú silné mrazy, naše tepelné čerpadlo bude síce kúriť na teplotu akú od neho požadujeme, ale s nákladmi, ktoré nespĺňajú predstavy o úspornom zdroji tepla. Počas veľmi chladných dní by sa možno muselo pomôcť elektrickým ohrevom. Napriek hore uvedenému vychádzajú vzduchové tepelné čerpadlá z tejto konfrontácie asi najlepšie. Žiadne investície do studní alebo vrtov a mierne zimy, ktoré nám zabezpečia dostatočnú účinnosť počas celého roku sú silným argumentom.
Aké tepelné čerpadlo vybrať? Ak je na pozemku dostatok vody a má celoročne dostatočnú teplotu, že teda nie je ovplyvňovaná v horskom prostredí topiacim sa snehom na konci zimy, ktorý môže teplotu znížiť až na teplotu blízku nule, tak by som sa rozhodol pre vodné tepelné čerpadlo. Náklady na vŕtanie studní nie sú vysoké 1 m stojí cca 2 500 Sk a hĺbka studne nebýva viac ako 20 m, takže investícia do studní sa pohybuje niekde okolo 50 000 Sk. Nezabúdajme však, že studňu vieme v lete využiť aj na polievanie. Ak voda na pozemku nie je, tak vrty, alebo zemný kolektor nám pri zemnom tepelnom čerpadle môžu zabezpečiť vysokú účinnosť podobnú vodnému tepelnému čerpadlo, za podmienky, že nás nesklame kvalita podložia a dĺžka vrtov bude dobre vypočítaná. Pre bež-
energetika ný rodinný dom 150 – 250 m2 bude potrebné vyvŕtať 100 až 200m vrtu. Bežný meter vrtu pre tepelné čerpadlo s vystrojením potrubiami zaliatím bentonitom a odovzdaný s tlakovou skúškou stojí cca 1 500 Sk/m. Je to teda investícia 150 00 – 300 000 Sk. Treba povedať, že dobre navrhnuté zemné vrty nám zabezpečia vysokú účinnosť nášho tepelného čerpadla a životnosť takýchto vrtov je tak dlhá, že vrty treba chápať, ako investíciu pre niekoľko generácií. Ak nemáme na pozemku vodu, alebo dokonca ani pozemok, môžeme sa rozhodnúť pre vzduchové tepelné čerpadlo. Jeho účinnosť nám v zime klesá, ale keď zoberieme priemernú teplotu a budeme vychádzať z výkonového čísla, ktoré nám vychádza z tohto priemeru, získame zaujímavé údaje. Zistíme, že dní ktoré pôsobia svojimi nízkymi teplotami v zimnom období pre tepelné čerpadlo tak nepriaznivo býva skutočne veľmi málo a úspory oproti plynovému kúreniu sú stále veľmi veľké. Keď si uvedomíme, že s inštaláciou vzduchového tepelného čerpadla nie sú spojené žiadne ďalšie investície tak sa vzduchové tepelné čerpadlo javí ako zaujímavá alternatíva.
Porovnanie úspor pri jednotlivých čerpadlách Pri porovnávaní nákladov na prevádzku si zoberme ako príklad rodinný dom s obytnou
plochou 150 m2, ktorý má pri vykurovaní plynom pri dnešných cenách ročné náklady na plyn 50 000 Sk. Ak bude takýto dom vykurovať vodné tepelné čerpadlo so stabilným celoročným výkonovým číslo 5 tak náklady sa dostanú pri optimálnych podmienkach na 1/5, to znamená 10 000 Sk. Podobne by vyzerali náklady pri zemnom tepelnom čerpadle a pri dobre navrhnutých vrtoch by s výkonovým číslom 5 teda 1/5 nákladov aj zemné tepelné čerpadlo zabezpečilo rovnaké náklady teda 10 000 Sk. Ak by sme použili v tom istom dome vzduchové tepelné čerpadlo, jeho priemerné výkonové číslo vypočítané z celoročnej prevádzky by sa pohybovalo niekde okolo čísla 3, teda úspory by sa pohybovali okolo 1/3 nákladov na plyn. Vzduchové tepelné čerpadlo by sa v nákladoch pohybovalo niekde okolo 16 000 Sk. Keď si uvedomíme, že väčšia úspora pri vodných a zemných tepelných čerpadlách je zaplatená v cene vrtu, alebo studní, zas nám bude vychádzať vzduchové čerpadlo najvýhodnejšie.
Plynové kúrenie verzus tepelné čerpadlo Prvé s čím sa investor obracia na dodávateľa býva často otázka, koľko stojí tepelné čerpadlo. Ak si jednoduchými počtami porovnáte cenu plynového kotla a tepelného čerpadla tak častá reakcia je, že je tepelné čerpadlo
Vodné tepelné čerpadlo WPC Cool dokáže vodou zo studne nielen vykúriť dom so skutočne nízkymi nákladmi, ale ho dokáže aj, s využitím stropného chladenia klimatizovať.
drahé. To je však iba prvý pohľad. Keď začnete k plynovému kotlu pripočítavať položky, ktoré tepelné čerpadlo nepotrebuje, ale investor si to najskôr neuvedomuje, tak sa cenový rozdiel pomaly vymazáva. Je to napríklad komín a plynová prípojka a keď plynové potrubie neleží priamo pri pozemku, môže sa táto suma ľahko dostať aj na takú výšku že zotrie cenový rozdiel medzi plynovým kotlom a tepelným čerpadlom. V takýchto prípadoch je cenový rozdiel medzi plynovým kotlom a tepelným čerpadlom taký malý, že návratnosť môže byť povedzme dva roky. Treba si uvedomiť, že porovnať musíme všetky spojené náklady, málokto si uvedomuje, koľko zaplatil za plynovú prípojku v cene pozemku, alebo že tepelné čerpadlo nebude potrebovať každoročné revízie plynových zariadení. Ak teda rozdiel v cene bude 100 000 až 200 000 Sk v neprospech tepelného čerpadla, tak úspory nám dokážu vrátiť tieto zvýšené investičné náklady 3 – 7 rokov. Ak zohľadníme pri porovnávaní nákladov aj náklady na studne alebo vrty, návratnosť sa samozrejme predĺži a začnú vyzerať zaujímavé vzduchové tepelné čerpadlá, ktoré žiadne vrty a studne nepotrebujú a vykazujú oproti plyny veľmi pekné úspory. Na záver jedno konštatovanie, často sa do inštalácie tepelných čerpadiel púšťajú ľudia, ktorý nemajú presne vyrátané za koľko sa im
Vnútorné prevedenie vzduchového tepelného čerpadla, ktoré dom nielen vykúri, ale ho vie stropným chladením aj klimatizovať. vrátia zvýšené náklady na tepelné čerpadlo. Realizujú takúto technológiu lebo majú na to, aby vložili peniaze do zvýšených investičných nákladov a vedia, že v budúcnosti nebudú závislí od stále stúpajúcej ceny plynu a od situácie na ďalekom a blízkom východe. Všetky tieto výpočty sa totiž odvíjajú od súčasných cien plynu.
Technológia vykurovania v kombinácii s tepelným čerpadlom Hovoríme o vrtoch, studniach a stále sme ešte nespomenuli, že ku vykurovaniu patrí aj vykurovacia sústava. Možností, ktoré máme pri jej výbere nie je mnoho a treba si povedať akú majú súvislosť s výberom tepelného čerpadla. Spomenuli sme, ako ovplyvňuje účinnosť tepelného čerpadla teplota vody v studni pri vodnom, alebo teplota vonkajšieho vzduchu pri vzduchovom tepelnom čerpadle. Čím je nižšia teplota na primárnej strane tým je nižšia účinnosť, a teda tým sú menšie aj úspory na nákladoch za vykurovanie. Zaujímavé je, že tak isto teplota na sekundárnej strane, teda na strane kúrenia ovplyvňuje účinnosť tepelného čerpadla a teda aj náklady na vykurovanie, alebo ak chcete úspory, ktoré dosiahnete pri využití tepelného čerpadla. Čím nižšia je teplota na výstupe, tým vyššie je výkonové číslo a tým vyššia je účinnosť tepelného čerpadla. Inak povedané pri použití podlahového, alebo stenového vykurovania, pri ktorom výstupná teplota vody z tepelného čerpadla, vstupujúca do podlahy je len 35 °C je výkonové číslo, a teda účinnosť najvyššia, ako pri použití radiátorov. Pri radiátoroch býva teplota výstupnej vody vyššia a závisí od toho, ako je naprojektovaná vykurovacia sústava.
74
TECHNIKA 6/2008
Väčšinou sa teplota na výstupe z tepelného čerpadla pri použití radiátorov pohybuje medzi 50 – 65 °C. Z uvedeného nám vychádza, že najvhodnejším spôsobom vykurovania pri tepelnom čerpadle je podlahové, alebo stenové vykurovanie, prípadne kombinácia obidvoch. Ak použijeme radiátorové vykurovanie, je možné, že nie významne znížime náklady na montáž kúrenia, ale v prevádzke sa nám tento rozdiel vyrovná vyššími nákladmi na kúrenie. Veľakrát som počul ako ľudia spomínajú zdravotnú nevhodnosť podlahového vykurovania, ale nemôžem sa ubrániť dojmu, že ju šíria takí odborníci, ktorí tej problematike málo rozumejú. Vo svojej praxi som sa ani raz nestretol s prípadom, kde by som počul o zdravotných problémoch človeka, ktorý má podlahové vykurovanie, ale veľakrát som sa stretol s ľuďmi, ktorí boli s podlahovým kúrením veľmi spokojní.
Klimatizácia v nízkoenergetickom dome Keď hovoríme o tepelnom čerpadle nesmieme zabudnúť na to, že tepelné čerpadlo nie je len zdrojom tepla pre vykurovanie, ale že môže byť aj zdrojom chladu. Tepelné čerpadlá dokážu v lete využiť možnosť reverzného chodu a využiť ten istý princíp ktorým vyrobia teplo v zime, na výrobu chladu v lete. Princíp je jednoduchý a využíva to že na strane výparníka nám pri odparovaní sa média vzniká chlad, ktorý využijeme na chladenie domu. Tento chlad sa nemusí v dome distribuovať len známym a nie veľmi obľúbeným spôsobom, teda fúkaním chladného vzduchu do miestnosti. Na klimatizovanie domu je vhodná pri tepelnom čerpadle využiť stropné chladenie. Pri stropnom chladení sa chladiaca vo-
da rozvedie po dome v plastových rozvodoch a v jednotlivých miestnostiach sa do stropu zabudujú tenké plastové trubky, v ktorých chladiaca voda cirkuluje. Teplota chladiacej vody, pri výstupe z čerpadla býva okolo 16 °C a v jednotlivých miestnostiach cirkuluje v strope chladná podľa toho, ako sa nastaví požadovaná teplota v miestnosti, tá môže byť totiž v každej miestnosti iná. Takýto spôsob regulácie sa vola aj IRC (Individual Room Control). Zásadnou výhodou, pre ktorú sa pre tento typ regulácie rozhoduje stále viac investorov je to, že dokáže zabezpečiť ochladenie priestoru aj bez nepríjemného fúkania chladného vzduchu. Tým, že chladenie je v prevádzke cez horúčavy celý deň a že priestor chladí veľká plocha stropu, je celá miestnosť vychladená na príjemnú teplotu. Pri fúkaní vzduchu z klasickej klimatizácie takýto stav ťažko dosiahneme. Aby sme miestnosť dokázali vychladiť potrebujeme distribuovať veľké množstvo vzduchu vysokou rýchlosťou a jeho teplota je veľmi nízka. Náklady na prevádzku klasickej „fúkacej“ klimatizácie sú veľmi vysoké, a preto sa často púšťa len nakrátko, aby vychladila už prehriate miestnosti. Často dlhšiu prevádzku neznesú naše jemnejšie „polovičky“, ktoré sú ochotné radšej znášať horúčavu, ako „nepríjemné“ fúkanie. Naopak, nízke prevádzkové náklady pri chladiacich stropoch ju umožnia prevádzkovať nepretržite, vždy, keď teplota v miestnosti stúpne nad požadovanú. Jedinou nevýhodou stropného chladenia v porovnaní s klasickou klimatizáciou je jeho vyššia cena. Tento rozdiel však nemusí byť tak veľký keď si uvedomíme, že zdroj chladu je zároveň aj kúrením vášho domu. Text: Milan Bartoš
