Šetrné vykurovanie aj s elektrinou (2.)

V prípade, že teplota a kvalita (čistota) tepelného zdroja nedosahujú hodnoty, ktoré sú potrebné pre dané tepelné čerpadlo, je tu možnosť použiť samostatný okruh naplnený teplonosným pracovným médiom (voda, soľanka), ktoré následne nízkopotenciálové teplo z prírody prenesie na pracovnú látku tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlá majú dvojslovný názov, pričom prvé slovo definuje zdroj nízkopotenciálového tepla (vzduch, voda, zem) a druhé médium, ktoré sa ohrieva alebo chladí (voda, vzduch). Pretože vykurovacím médiom býva najčastejšie voda, najbežnejšie sa stretnete s tepelnými čerpadlami vzduch/voda, voda/voda a zem (resp. soľanka)/voda. Podľa zdroja tepla ich pritom môžeme rozdeliť do troch skupín: vzduchové, vodné a zemné.

Vzduch

Najľahšie dostupným nízkoteplotným zdrojom je vzduch. Je všade okolo nás a nepotrebujete žiadnu komplikovanú a drahú technológiu na to, aby ste ho získali. Jeho jedinou nevýhodou je, že teplo v ňom naakumulované je v zime naozaj veľmi nízke. Treba veľkú mieru predstavivosti, aby sme ho teplom vôbec nazvali. Našťastie, fyzika to vidí ináč a vďaka modernej technológii dokáže tepelné čerpadlo za istých okolností zakúriť aj mrazivým vzduchom. Svedčí o tom množstvo tepelných čerpadiel vzduch/voda, ktorými sa vykurujú domy v Škandinávii. Tieto zariadenia dokážu pracovať so vzduchom s teplotou až do –20 oC, dosahujú však malé výkonové číslo a energetická efektivita ich prevádzky je najnižšia práve v zime, keď je potreba tepla najvyššia. Vysoké rozdiely teploty vzduchu medzi letom a zimou (–10 až +35 °C) vplývajú aj na životnosť jednotlivých komponentov. Iné je to pokiaľ ide o vzduch odpadový (ventilačný), ktorého teplota sa môže pohybovať medzi 15 až 25 °C, a je teda veľmi výhodným zdrojom energie pre tepelné čerpadlá v obytných budovách. Nevýhodou je jeho obmedzené množstvo, čo má vplyv na dosiahnuteľný tepelný výkon čerpadla. To isté platí aj pri využívaní vzduchu interiérového, napríklad z pivničných priestorov.

Tepelné čerpadlo geoTHERM VWS zem/voda využíva na získavanie tepelnej energie na vykurovanie a ohrev vody teplotu pôdy. Pomáha pri tom zemný kolektor, v ktorom prúdi nemrznúca zmes (soľanka). Toto tepelné čerpadlo môže pracovať pri teplote až –10 °C. Pre dni s extrémne nízkou teplotou má zabudovanú elektrickú špirálu s výkonom 6 kW. Môžete si vybrať z piatich variantov s výkonom od 6 do 17 kW, a to aj v kombinácii s integrovaným zásobníkom na 175 litrov vody.
Vaillant

Voda

Nízkoteplotnú energiu môžete čerpať aj z vody – či už ide o vodu podzemnú, alebo povrchovú. Podzemná voda môže mať teplotu 7 až 12 °C, pričom počas roka veľmi nekolíše. Obyčajne nie je ani chemicky znečistená, preto je jedným z najvhodnejších zdrojov pre tepelné čerpadlá. Najčastejšie sa používa voda zo studní. Pred projektovaním treba urobiť skúšobný vrt a zistiť chemické zloženie a výdatnosť zdroja. Na základe toho sa potom môžete rozhodovať, či možno využívať vodu priamo, alebo cez pomocný výmenník. Nevýhodou podzemnej vody sú vysoké investičné náklady na získanie jej tepelného potenciálu. Naopak, povrchová voda z riek, potokov, jazier alebo umelých nádrží je ľahko dostupná, a teda investície na jej získanie sú relatívne nízke. Na jej využitie pre tepelné čerpadlo je však vždy nevyhnutný súhlas vodohospodárskeho orgánu. Nevýhodou je, že sa môže použiť len pri minimálnej teplote 5 až 7 °C, inak by mohla zamŕzať vo výparníku systému. Navyše, vodné toky bývajú znečistené, čo spôsobuje tvorbu usadenín a koróziu. Výborným zdrojom tepla je morská voda, ktorá má v hĺbke okolo 20 metrov takmer stabilnú teplotu počas celého roka. To sa ale nás, čo žijeme v strede kontinentu, žiaľ, vôbec netýka. Oveľa aktuálnejšia, najmä na juhu Slovenska, je geotermálna voda. Dosahuje vysoké teploty, ale vrty na jej získanie musia mať niekoľko kilometrov, a navyše môže byť aj agresívna k technológii. Preto ak je geotermálna voda s vysokou teplotou dostupná, je výhodné ju využívať na priame získanie tepla v tepelnom výmenníku voda/voda a následne po jej ochladení na 15 až 25 °C ako zdroj tepla pre tepelné čerpadlá. Takto sa dajú vykúriť aj väčšie obytné celky.

Nemecké tepelné čerpadlo Rotex HPSU (HeatPumpSolarUnit) vzduch/voda vylepšené japonskou inverterovou technológiou Daikin je schopné vyrábať tepelnú energiu na vykurovanie a ohrev vody aj pri teplote vonkajšieho vzduchu –25 °C (výkon sa garantuje pri teplote –20 °C). Vďaka inverteru (frekvenčný menič) sa zvyšuje energetická účinnosť a sezónny COP je oproti čerpadlám s klasickým ON/OFF kompresorom o 20 až 30 % väčší. Táto technológia je schopná šetriť aj energiou potrebnou na pohon kompresora a zvyšovať jeho životnosť. Tepelné čerpadlá Rotex HPSU compact sa vyrábajú s vykurovacím výkonom 8 a 16 kW.
Enbra

Zem

Ďalším výhodným zdrojom tepelnej energie je zemská kôra (pôda). Teplota pôdy v hĺbke 10 metrov dosahuje približne priemernú ročnú teplotu vzduchu a počas roka kolíše len minimálne. Takáto nízkoteplotná energia sa získava pomocou vertikálnych vrtov hlbokých 100 až 150 metrov. Energetické potreby rodinného domu sa dajú zabezpečiť vrtom s priemerom 12 centimetrov a hĺbkou okolo 120 metrov. Realizáciu takéhoto vertikálneho kolektora musí schváliť vodohospodársky orgán. Druhou možnosťou sú podzemné horizontálne kolektory uložené v hĺbke približne 1,5 až 3 metre pod zemou. Teplota pôdy v tejto hĺbke je 6 až 7 °C a v lete môže dosiahnuť až 10 °C. Na 1 m² plochy vykurovaného objektu je potrebných asi 2,5 až 3,5 m² plochy kolektora. Tento spôsob je teda podmienený veľkosťou pozemku, ale aj typom zeminy. Navyše, horizontálnym zemným kolektorom sa podchladzuje pôda, v dôsledku čoho neskoršie rozmŕza a neskoršie sa topí aj sneh. Môžete tak spôsobovať problémy susedom. V obidvoch prípadoch ide o dosť vysoké investičné náklady na inštaláciu celého podzemného systému.

Tepelné čerpadlo kedy a ako

Tepelné čerpadlá sú vhodné predovšetkým pri nízkoenergetických vykurovacích sústavách, ktoré využívajú vykurovaciu vodu s nižšou teplotou (okolo 55 °C). Ide najmä o podlahové a stenové vykurovanie. To ich akosi automaticky zaraďuje medzi tepelné zdroje ideálne do nízkoenergetických objektov. Moderné tepelné čerpadlá s vyššími výkonmi sa však dajú použiť vo všetkých typoch rodinných domov a pri všetkých typoch vykurovacích sústav. Úspory získané tepelným čerpadlom sa pritom prejavia o to viac, o čo väčšie množstvo energie potrebujete do domu dodať. Okrem vykurovania sa tepelné čerpadlá využívajú aj na ohrev vody a mnohé na ňu majú vstavaný zásobník. Stále častejšie sa kombinuje funkcia kúrenia a chladenia. Pri minimálnom zvýšení ceny je takéto tepelné čerpadlo schopné pracovať aj obrátene – odoberie teplo z miestnosti a prostredníctvom pracovnej látky ho odovzdá späť do prírody. Tepelné čerpadlo môže pracovať v monovalentnej alebo bivalentnej prevádzke. Pri monovalentnej je jediným zdrojom tepla pre domácnosť, takže musí ma

ť vyšší výkon, väčší zdroj nízkopotenciálového tepla (napríklad väčší zemný kolektor, viac vrtov), a investične je teda oveľa náročnejšie. Bivalentná, paralelná prevádzka znamená, že okrem tepelného čerpadla máte ešte pomocný zdroj tepla (napríklad kotol). Tepelné čerpadlo sa spustí len pri vhodných podmienkach, keď pracuje najefektívnejšie. Pri takomto type prevádzky je dôležitý tzv. bod prepnutia, čiže teplota vonkajšieho vzduchu, pri ktorej sa tepelné čerpadlo spustí. Čím je táto teplota nižšia, tým viac budova využíva tepelné čerpadlo, a tým je vykurovanie efektívnejšie. To ale opäť znamená aj väčší výkon zariadenia, väčší nízkoteplotný zdroj, a tým aj väčšie celkové náklady na technológiu. V prípade rodinných domov sa uprednostňuje bivalentná prevádzka, pričom je dôležité nájsť čo najlepší pomer medzi efektivitou celého vykurovacieho systému a nákladmi naň.

Tepelné čerpadlo geoTHERM VWL S vzduch/voda možno vďaka maximálnej výstupnej teplote 65 °C použiť v spojení s vhodným zásobníkom aj na ohrev vody. Na jednoduché pripojenie externého zásobníka teplej vody je v tepelnom čerpadle zabudovaný trojcestný prepínací ventil. Toto tepelné čerpadlo sa pod označením geoTHERM plus VWL S vyrába aj vo vyhotovení s integrovaným 175-litrovým zásobníkom na teplú vodu a tvorí kompaktný celok s minimálnymi nárokmi na priestor a inštaláciu.
Vaillant

Tepelné čerpadlo geoTHERM VWL S vzduch/voda možno vďaka maximálnej výstupnej teplote 65 °C použiť v spojení s vhodným zásobníkom aj na ohrev vody. Na jednoduché pripojenie externého zásobníka teplej vody je v tepelnom čerpadle zabudovaný trojcestný prepínací ventil. Toto tepelné čerpadlo sa pod označením geoTHERM plus VWL S vyrába aj vo vyhotovení s integrovaným 175-litrovým zásobníkom na teplú vodu a tvorí kompaktný celok s minimálnymi nárokmi na priestor a inštaláciu. (foto: Vaillant)