Tepelné čerpadlo? Ano, ale jaký typ?

Každý z nás se zajímá, jak co možná nejekonomičtěji vyřešit otázku vytápění svého obydlí. Rozhodneme-li se pro vytápění objektu pomocí tepelného čerpadla, stojíme před otázkou, z jakého primárního zdroje budeme brát teplo – ze země, z vrtu, z vody nebo ze vzduchu? V první chvíli nás zajímá především ekonomika provozu, ale dále je třeba zvážit všechna rizika spojená s provozem daného systému a vybrat správný typ tepelného čerpadla pro každý konkrétní případ.

Tepelná čerpadla - systém země/voda

Existuje několik způsobů, jak plošný absorbér – kolektor – zrealizovat. Nejčastější způsob spočívá v uložení plastového potrubí do výkopů o šířce 0,6 m a hloubce cca 1,4 až 1,6 m. Jednotlivé větve plošného kolektoru ústí do rozdělovače a sběrače. Ty se dále napojí přímo do tepelného čerpadla. Tento systém je vhodné realizovat tam, kde je k dispozici dostatečná plocha pozemku, neboť je třeba vzít v úvahu, že tento pozemek nebudeme moci již v budoucnu využít jiným způsobem. Pokud uvažujeme o ohřevu bazénové vody pomocí tepelného čerpadla, je důležité navýšit potřebnou plochu pozemku o cca 30 %. Není-li plocha potřebná pro plošný kolektor k dispozici, nabízí se možnost vřadit do okruhu další výměník vzduch/voda. Provozní teplota nezámrzné směsi namíchané v kolektoru se pohybuje v rozmezí nízkých teplot – zpravidla 0 až -5°C. Realizace těchto typů tepelných čerpadel jsou v současné době spíše na ústupu.

Tepelná čerpadla - systém voda/voda

Technicky dobře provedený systém voda/voda je nejekonomičtější způsob vytápění pomocí tepelného čerpadla. Při realizaci se vystrojí dvě studny. Musíme ale počítat i s požadavkem na vypracování potřebné projektové dokumentace pro stavební povolení. Pro bezvadný chod tepelného čerpadla je bezpodmínečně nutné provést zodpovědně čerpací zkoušku a změřit provozní teplotu vody. Systém voda/voda je založen na odčerpávání vody z jedné studny (čerpací). Voda následně protéká výměníkem tepelného čerpadla (přičemž se ochladí o cca 3 °C) a pak je vrácena do druhé studny (vsakovací). U tohoto systému je třeba klást zvýšený důraz na dostatečnou plochu vsakovací studny a její, co možná největší, vzdálenost od studny čerpací. Zabrání se tím vracení vody ze vsakovací studny do studny čerpací a následnému ochlazování vody v čerpací studni a snižování její vstupní teploty. Klesne-li teplota vody na vstupu do tepelného čerpadla pod hodnotu + 6°C, je vhodné provoz tepelného čerpadla zastavit, aby nedošlo k zamrznutí deskového výměníku. Tento nedostatek lze vyřešit náročnějším technickým řešením tepelného čerpadla, vložením mezivýměníku a výrazným zvýšením průtoku studniční vody. Zvýšení průtoku vody s sebou přináší větší nároky na spotřebu elektrické energie na primární straně a pokles celkového provozního topného faktoru. Tepelné čerpadlo sice vykazuje topný faktor 4, ale celý systém (tepelné čerpadlo včetně oběhového čerpadla na primární straně) má topný faktor výrazně menší.

Tepelná čerpadla - systém vrty/voda

Systém vrty/voda je běžný především v severských zemích a u nás je rozšířen díky aktivitám obchodních zastoupení švédských výrobců. Systém zemních sond hloubených do 100 a více metrů podléhá stavebnímu povolení a samotné dílo je klasifikováno jako vodní dílo. Při takto hlubokém vrtu dochází k narušení několika geologických vrstev. Vrtem může docházet k promíchání povrchových a spodních vod. Správné nadimenzování vrtů je závislé na výsledcích provedeného hydrogeologického průzkumu lokality a musí být realizováno vysoce kvalifikovanými odborníky s dostatečnou praxí. Pokud se vrty dimenzují na správnou provozní teplotu nezámrzné směsi +4°C až + 1°C, lze očekávat dobrý výsledek. Ale u části dříve realizovaných (poddimenzovaných) vrtů došlo k poklesu provozních teplot až na –5°C . Takto nízká provozní teplota je důkazem toho, že vrty nepracují správně a z praktického hlediska se doporučuje systém sond rozšířit o další vrt, případně vrty. V článku z čísla 2/2005 byl zmíněn fakt, že pokles provozní teploty primárního zdroje o 1 °C způsobí snížení provozního topného výkonu o 4%.

Tepelná čerpadla - systém vzduch/voda

Vlivem velkého rozvoje v oblasti chladící techniky (zejména kompresorů a chladiv) došlo i u systému vzduch/voda k výrazným zlepšením, zejména díky použití speciálních chladících scroll kompresorů a kvalitních výparníků. Stále se však setkáváme s tepelnými čerpadly vzduch/voda, která jsou konstruována pro režim chlazení. Jejich venkovní část – vzduchový kondenzátor s vysokou hustotou lamel - je osazena výkonným hlučným ventilátorem a srdcem tepelného čerpadla je klimatizační scroll kompresor. Tyto systémy je možné přepnout do tzv. reverzní funkce, kdy topí. Co je možné očekávat od takto zkonstruovaného „tepelného čerpadla"?

• Klimatizační kompresor má mnohem horší topný faktor při nízkých venkovních teplotách oproti chladícímu scroll kompresoru
• Vysoká hustota lamel má za následek časté odtávání výparníku (nízký provozní topný faktor)
• Vysoké obrátky ventilátoru jsou nežádoucí z důvodu vysoké hladiny akustického tlaku

Kvalitní tepelná čerpadla typu vzduch/voda speciální konstrukce se vyznačují:

• Velkým rozestupem lamel u venkovních výparníků (min 3,0 mm)
• Pomaluběžnými ventilátory pro tichý chod
• Scroll chladícími kompresory s vysokým provozním topným faktorem

Pokud je použité tepelné čerpadlo vzduch/voda konstruováno především pro účely topení a svým topným výkonem není poddimenzováno, je provoz s celoročního hlediska minimálně srovnatelný s ostatními systémy (mimo dobře provedený systém voda/voda). Z hlediska rizikovosti nízkoteplotního zdroje je systém vzduch/voda řazen na první příčku s maximální dlouhodobou spolehlivostí.

Vysoce výkonný systém MACH VHM vzduch/voda

Firma TC MACH, s.r.o. vyvinula a patentovala vysoce účinný systém MACH VHM. Mezi jeho hlavní přednosti patří, že dosahuje ustáleného vysokého provozního topného faktoru bez výpadku topného výkonu i při odtávání. Tepelné čerpadlo vzduch/voda MACH VHM nepotřebuje na odtávání další doplňující energii. Toto řešení je na popis obsáhlejší a přitom funkčně velice jednoduché, maximálně spolehlivé, s vysokou dobou životnosti. Podrobnější informace jsou k dispozici na www.tcmach.cz.

Systém MACH VHM, který získal na výstavě AQUA-THERM PRAHA 2004 cenu za nejlepší exponát, cenu GRAND PRIX FRIGOTHERM 2005 a Zlatou medaili 2005 na Stavebním veletrhu SHK v Brně, se představí mimo jiné i na veletrhu For-Arch Praha 2005.