Tepelné čerpadlo může efektivně vytápět bytový dům0

Tepelná čerpadla nejsou určena pouze pro rodinné domy, ale mohou efektivně vytápět také domy bytové. Navíc se postarají i o ohřev vody. Na jakém principu tepelné čerpadlo pracuje? Jaké jsou praktické zkušenosti s vytápěním bytových domů tepelnými čerpadly vzduch/voda značky Stiebel Eltron?

Venkovní vzduch je neomezený a bez dalších investic nejdostupnější zdroj tepla pro tepelná čerpadla systému vzduch/voda, která se dosahovanou úsporou přibližují tepelným čerpadlům země/voda, odebírajícím teplo ze země.

„Zatím nejsilnější jednokompresorové vzduchové tepelné čerpadlo Stiebel Eltron WPL 57 má topný výkon 30 kW při venkovní teplotě + 2 °C a teplotě topné vody + 55 °C.“

Naše republika se společně s celou střední Evropou řadí do mírného klimatického pásma. Průměrná červencová teplota se ve střední Evropě pohybuje kolem 18°C, průměrná lednová teplota kolem 0°C. Pracovní rozsah tepelných čerpadel vzduch/voda značky Stiebel Eltron -20 až +40°C tak pokrývá prakticky celý rozsah teplot, které se u nás vyskytují. Z hlediska topné sezóny je počet dní s extrémně nízkou venkovní teplotou malý a nemá na celkovou spotřebu energie významný vliv. Díky kompaktnímu provedení přístroje je montáž tepelných čerpadel vzduch/voda velmi rychlá, snadná a díky absenci zemních prací (vrty, plošné kolektory) i levná. Venkovní vzduch je ekologicky výhodným zdrojem tepla, na jehož získání nepotřebujeme žádná povolení.

Tepelné čerpadlo: Jak pracuje?

Pomocí tepelného výměníku na straně vzduchu (výparníku) je venkovnímu vzduchu v rozmezí teplot od +40°C do -20°C odnímáno teplo. V důsledku přidání elektrické energie (kompresor) se topná voda v tepelném výměníku na straně vody (kondenzátoru) ohřívá podle nastavení regulace na teplotu až + 60°C. Při teplotě vzduchu nižší než cca +7°C se vzdušná vlhkost sráží v podobě jinovatky na lamelách výparníku. Takto vytvořená ledová vrstva se automaticky odmrazí a voda, která přitom vznikne, je zachycena ve vaně pro sběr kondenzátu a hadicí odvedena pryč. Aby však proces odmrazování mohl proběhnout, vypne se ventilátor a je zapnut reverzibilní chod. Energie potřebná pro odtávání je velmi levně získávána z již vyrobeného tepla z topné soustavy. Po ukončení fáze odmrazování se tepelné čerpadlo automaticky přepne zpět na provoz vytápění. Odmrazování je spínáno podle potřeby (ne časově). Tento proces může probíhat i několikrát za den s průměrnou délkou 90 vteřin.

Princip tepelného čerpadla
Princip tepelného čerpadla

Čím nižší je požadovaná teplota v topné soustavě, tím vyšší je topný faktor (účinnost) tepelného čerpadla. Proto je systém doporučován zejména pro nízkoteplotní nebo podlahové vytápění.

Instalace a umístění tepelného čerpadla

Toto tepelné čerpadlo je možno instalovat jak uvnitř objektu, tak i venku. S jeho robustním pláštěm a speciálním krytem pro venkovní instalaci je tepelné čerpadlo WPL schopné perfektně pracovat i při umístění na zahradě nebo na dvorku. Tepelné čerpadlo WPL je tak tiché, že je za provozu takřka neslyšitelné. Díky kompaktnímu provedení s hermeticky uzavřeným chladícím okruhem není k instalaci potřeba žádná práce chlaďaře. Při venkovní instalaci se celé tepelné čerpadlo umístí vně objektu a obvodovou stěnou je veden pouze přívod elektrické energie k čerpadlu a potrubí s topnou vodou.

V kotelně se topná voda rozdělí na dva okruhy, kde se jeden stará o přednostní ohřev teplé vody (dříve teplé užitkové vody) a druhý o vytápění objektu. U rodinného domu je venkovní instalace perfektní způsob, jak přestavět vaši starou kotelnu a získat tím spoustu dalšího obytného prostoru.

Tepelné čerpadlo lze instalovat uvnitř objektu a využít tak například starou kotelnu
Tepelné čerpadlo lze instalovat uvnitř objektu a využít tak například starou kotelnu

U vnitřní instalace je celé tepelné čerpadlo umístěno v kotelně a k tepelnému čerpadlu se venkovní vzduch přivádí pomocí vzduchových hadic. Na fasádě jsou potom jen venkovní mřížky, kterými se nasává a vyfukuje venkovní vzduch.

Všechna vzduchová teplená čerpadla mají vestavěný elektrokotel pro případ, že by venkovní teplota dlouhodobě klesla pod teplotu – 20°C.  Tento elektrokotel může sloužit i jako doplňkový zdroj pro případ poruchy, nebo při nenadálé extrémně vysoké potřebě tepla.

O chod tepelného čerpadla se vždy stará ekvitermní regulace WPM II. Tato regulace v základní verzi řídí chod tepelného čerpadla, ohřev teplé užitkové vody, ekvitermní okruhy do radiátorů a do podlahového topení. Regulace má komfortní adaptivní režim přípravy teplé užitkové vody a kromě základní ekvitermní regulace má vestavěné i parametry pro přesné zadání akumulační schopnosti budovy. Tyto parametry jsou velmi důležité pro správné nastavení ekvitermní křivky, aby nedocházelo k přetápění objektu s ohledem na maximální ekonomičnost systému vytápění.

Základní regulaci lze rozšířit o bazénové moduly a o pokojové termostaty.  V tomto směru se německý výrobce Stiebel Eltron má opravdu čím chlubit. Tepelná čerpadla Stiebel Eltron umí i chladit. Díky přesnému měření vlhkosti a teploty vzduchu v místnosti čidly teploty a relativní vlhkosti FEK lze přesně určit rosný bod a díky této znalosti přesně nastavit chladící křivku tak, aby se i stávající podlahové, nebo kapilárové topení mohlo použít ke komfortnímu chlazení objektu. Tepelná čerpadla vzduch/voda s reverzibilním chodem značky Stiebel Eltron mají označení WPL cool. Pracovní rozsah -20°C až + 40°C.

Tepelné čerpadlo pro bytové domy

U bytových domů se dají použít vícekompresorové sestavy vzduchových tepelných čerpadel vyšších výkonů. U objektů s extrémně vysokou potřebou tepla i jejich kaskády. Ekvitermní regulace si potom připíná jednotlivé stupně kaskády, aby byl vždy zajištěn maximální komfort vytápění. Výhodou vícekompresorových strojů je možnost chodu na jeden kompresor.

V současné době je zatím nejsilnější jednokompresorové vzduchové tepelné čerpadlo Stiebel Eltron prodáváno pod označením WPL 57. Toto tepelné čerpadlo má topný výkon 30 kW při venkovní teplotě + 2 °C a teplotě topné vody + 55 °C. Tato tepelná čerpadla jsou velmi vhodná pro bytové domy a sportovně relaxační centra. Díky svému vysokému topnému výkonu jsou schopna pokrýt nejen tepelnou ztrátu, ale i zvýšenou poptávku po teplé užitkové vodě.

Čím nižší je požadovaná teplota v topné soustavě, tím vyšší je <b>topný faktor (účinnost) tepelného čerpadla
Čím nižší je požadovaná teplota v topné soustavě, tím vyšší je topný faktor (účinnost) tepelného čerpadla

Pro rekonstrukce bytových domů nabízí německý výrobce Stiebel Eltron speciální akumulační zásobníky teplé užitkové vody o objemu 1000 litrů s oddělitelnou izolací, dopravní šířkou 790 mm a konstrukční výškou 2370 mm. Toto zapojení přináší bytovým objektům v lokalitách s venkovní výpočtovou teplotou -12 °C a teplotním spádem 65 / 50 °C možnost levného a komfortního vytápění s přípravou teplé užitkové vody.  Jednotková cena vyrobeného tepla se pohybuje okolo 290 Kč za GJ při přípravě teplé užitkové vody a 270 Kč za GJ pro topení. Samozřejmě, že čím nižší je požadovaná teplota topné vody v topné soustavě, tím vyšší je topný faktor (účinnost) tepelného čerpadla. U objektů zrekonstruovaných a zateplených, kde lze počítat s teplotou topné vody do 50 °C, se průměrná cena za 1 GJ tepla pohybuje okolo 250 Kč. Pro bytové domy napojené na centrální plynové blokové kotelny s výrobní cenou okolo 390 Kč za GJ bez režijních nákladů a bez dopravních ztrát se odpojení od tohoto zdroje tepla nabízí.

U rekonstrukcí bytových domů lze tepelná čerpadla instalovat do již nepoužívaných kočárkáren, sušáren a prostor zrušených mandlů. V případě, že není možno instalovat tepelná čerpadla uvnitř objektu, tak lze instalaci převést na venkovní provedení na vlastním pozemku, nebo na střeše bytového domu. Pro bytové domy a sportovně relaxační komplexy má firma Stiebel Eltron spoustu typových řešení a je připravena vám pomoci jak s návrhem, tak i se samotnou realizací, včetně rekuperace tepla z větracího vzduchu.  Společnost Stiebel Eltron vždy zdarma spouští všechna svoje tepelná čerpadla a od tohoto spuštění se sama pomocí vlastní servisní sítě stará o bezproblémový a perfektní chod těchto čerpadel.

Tepelné čerpadlo Stiebel Eltron WPL
Tepelné čerpadlo Stiebel Eltron WPL

Příklad z praxe: Tepelné čerpadlo pro bytové domy

Od první instalace tepelného čerpadla Stiebel Eltron z roku 1974 uplynula již dlouhá doba. V dnešní době je výrobní kapacita německé firmy Stiebel Eltron více než 60 tisíc tepelných čerpadel ročně. Mezi naše prodejce patří například i firma Ronica, která provedla krásnou instalaci tepelných čerpadel WPL 33 vzduch-voda ve vnitřním provedení v 17 bytových objektech SBD Mír v Krupce. Je jimi zajišťována výroba tepla pro ohřev teplé vody v 782 bytových jedotkách. Zkušenosti s nimi jsou po déle než roce provozu jen ty nejlepší. Pro 24 – 42 bytových jednotek bylo vždy osazeno jedno tepelné čerpadlo doplněné dvěma akumulačními nádobami o objemu 900 l. Tyto nádoby jsou dále osazeny elektrickými topnými tyčemi, které slouží jako bivalence pouze při nízkých teplotách pod -10°C.

Výrobu teplé vody zajišťují ze 100 % tepelná čerpadla. Strojovny tepelných čerpadel byly vybudovány v místech bývalých bojleroven, kde po 30 letech dosloužily původní akumulační nádoby. Oproti původní akumulaci ve velkých nádobách o objemu 4000 l + 6000 l došlo k úspoře spotřebované elektrické energie o více než 60 až 75 %. Jedná se o ekologický alternativní zdroj, který pro provoz potřebuje jen 1/3 elektrické energie, zbývající 2/3 jsou dodávány ze vzduchu, je šetrný k životnímu prostředí, neboť nevznikají žádné exhalace nebo tuhé či kapalné odpady a teplo odebrané ze vzduchu se zase vrací zpět do prostředí. Minimální životnost tepelného čerpadla je cca 15 let. Celá tato zakázka byla zaúvěrována s dobou návratnosti investice 10 let do zaplacení pořizovací ceny strojovny tepelných čerpadel.

Vzhledem k tomu, že se uvedená technologie v praxi osvědčila, zahájila společnost Stiebel Eltron pokračování projektů budování strojoven tepelných čerpadel i v Teplicích pro zajištění kompletního vytápění a ohřevu teplé vody dalším 5 objektům.

Autory článku jsou David Šafránek, Radek Straka

Autor: Komerční sdělení