Tepelná čerpadla vzduch-voda a akumulační nádoby

Datum: 28.8.2012  |  Autor: Ing. Jiří Honzík  |  Organizace: AC Heating - tepelná čerpadla s invertorem  |  Firemní článek

Některá tepelná čerpadla potřebují ke svému provozu akumulační nádoby, jiná ne. Proč tomu tak je? Akumulační nádoba představuje přitom nemalou investici, zabírá místo v domě a někdy i komplikuje topnou soustavu. Tímto tématem se bude zabývat následující článek.

AC Heating - tepelná čerpadla s invertorem
Nepomucká 246/114
326 00 Plzeň

tel.:775 211 408
e-mail:
web:www.ac-heating.cz

Akumulační nádoby v topných soustavách slouží k akumulaci tepelné energie, kterou lze následně využít v topné soustavě.

U topných soustav u rodinných domů s kotli na tuhá paliva se z důvodu využití účinnosti kotle a snížení nároků na obsluhu instalovaly a instalují akumulační nádoby obvykle o objemu několika kubických metrů. Tyto nádoby se nahřívají na teplotu kolem 90 °C během jednoho cyklu zatopení a následně se z nich čerpá tepelná energie do topné soustavy po dobu několika dnů.

Je možné využít akumulační nádoby u tepelných čerpadel vzduch-voda?

Využití akumulačních nádob u tepelných čerpadel ztrácí význam. Topnou vodu je možné ohřát jen na teplotu max. 55 °C, pokud nebudeme uvažovat vysokoteplotní tepelná čerpadla. Naakumulovaná energie je v tomto případě velmi malá. Proto se také akumulační nádoby nepoužívají ani u kondenzačních plynových kotlů, které v efektivním kondenzačním režimu ohřívají topnou vodu jen do 55 °C.



Akumulační nádoby pro kotle na tuhá paliva



Akumulační nádoba pro fixspeedové tepelné čerpadlo



Kompresor scroll

Uvedu příklad. Obvykle se k tepelnému čerpadlu zařazuje akumulační nádoba o objemu 300 l až 500 l. Budu proto uvažovat objem nádoby 500 l, teplotu, na kterou bude voda v nádobě ohřáta 55 °C a požadovanou teplotu topné vody v prvním případě 40 °C a 35 °C pro podlahové topení. V druhém případě 55 °C a 50 °C pro radiátory pro dům s tepelnou ztrátou 10 kW při -12 °C a 6,5 kW při 0 °C.
- tepelný výkon = Pt = ṁ*c*∆t
- ṁ - hmotnostní průtok [kg/s, kg/h, t/h] u vody číselně 1 t/h=1 m3/h
- c - měrná tepelná kapacita [kJ/kg*K]
- ∆t - rozdíl teplot [K, °C]
- TZ – tepelná ztráta [kW]

1.1. Energie akumulovaná v 500 l vody ohřáté na 55 °C při požadavku na teplotu vody v topném systému 35 °C - Pt = ṁ*c*∆t = 500/3600 * 4,2 * 20 = 11,7 kW
Energii je možné dodávat po dobu t = Pt / TZ * 60 = 11,7 / 10 * 60 = 70,2 min

1.2. Energie akumulovaná v 500 l vody ohřáté na 55 °C při požadavku na teplotu vody v topném systému 40 °C - Pt = ṁ*c*∆t = 500/3600 * 4,2 * 15 = 8,7 kW
Energii je možné dodávat po dobu t = Pt / TZ * 60 = 8,7 / 10 * 60 = 52,2 min

2.1. Energie akumulovaná v 500 l vody ohřáté na 55 °C při požadavku na teplotu vody v topném
systému 50 °C - Pt = ṁ*c*∆t = 500/3600 * 4,2 * 5 = 2,9 kW
Energii je možné dodávat po dobu t = Pt / TZ * 60 = 2,9 / 10 * 60 = 17,4 min

2.2 Energie akumulovaná v 500 l vody ohřáté na 55 °C při požadavku na teplotu vody v topném
systému 55 °C - Pt = ṁ*c*∆t = 500/3600 * 4,2 * 0 = 0 kW
Energii je možné dodávat po dobu t = Pt / TZ * 60 = 0 / 10 * 60 = 0 min

Se snižujícím se požadavkem na teplotu topné vody stoupá doba, po kterou je možné využívat naakumulovanou energii a naopak. Se snižujícím se objemem akumulační nádoby klesá doba, po kterou je možné využívat naakumulovanou energii a naopak.

Z výše uvedeného je zřejmé, že akumulační nádoby dodávané pro tepelná čerpadla do rodinných domů plní funkci akumulace energie velmi omezeně, nebo vůbec.

Tepelná čerpadla bez regulace výkonu (fixspeedy) však potřebují ke své funkci nádobu. Tato nádoba se správně nazývá taktovací, protože její akumulační schopnosti jsou zanedbatelné. U tepelných čerpadel s typem kompresoru scroll není možné regulovat výkon a negativní vliv na jejich životnost mají časté starty. Povolených startů během jedné hodiny je šest. A to je ten důvod proč se k těmto systémům zařazují taktovací, někdy záměrně nazývané akumulační nádoby. Obsah vody v této nádobě pak vždy zajistí požadovanou minimální dobu běhu kompresoru a tím se omezí starty a doběhy.

Fixspeedová tepelná čerpadla bez ekvitermní regulace ohřívají stále vodu v taktovací nádobě na 55 °C. Tím samozřejmě stoupají provozní náklady, protože požadavek na teplotu topné vody je v převážné většině topné sezóny nižší. Je-li použita ekvitermní regulace, ohřívá se voda v nádobě na teplotu o několik stupňů vyšší než je požadovaná a to z důvodu, že je nutné počítat v následné době s možností požadavku na vyšší teplotu topné vody a zároveň je nutné ošetřit nevhodný rozběh tepelného čerpadla. Tím opět dochází ke zvyšování provozních nákladů. Navíc nejde tyto systémy dimenzovat na plnou tepelnou ztrátu při výpočtové teplotě. Obvyklé dimenzování je na 75 až 85 % tepelné ztráty. Pokud by se tato tepelná čerpadla dimenzovala na plnou tepelnou ztrátu, docházelo by v ročních obdobích, kdy je tepelná ztráta nižší (převážná část topné sezóny), k nežádoucím častým startům, takzvanému cyklování a bylo by nutné zařazovat neefektivní velké taktovací nádoby.
V neposlední řadě je si nutné uvědomit, že taktovací nádoby zabírají místo ve Vašem domě a prodražují instalaci.

Je-li tepelné čerpadlo dimenzované tak, že nepokryje tepelnou ztrátu, je nutné počítat s větším podílem bivalentního zdroje. Tím se dále navyšují provozní náklady.

U nevhodně dimenzovaného tepelného čerpadla může docházet ke spínání bivalentního zdroje již při teplotách kolem 0 °C. A pokud regulace neobsahuje funkci nastavení připínání bivalentního zdroje, nebo je tato funkce podceněná, můžou Vás nemile překvapit provozní náklady versus nemalá investice do tepelného čerpadla.


Vnitřní modul tepelného čerpadla Convert AW s regulací xCC

Výše popsaným problémů je možné předejít instalováním tepelného čerpadla s plynulou regulací výkonu, která ke své funkci nepotřebují taktovací nádoby. Výkon se automaticky přizpůsobuje aktuálnímu požadavku domu. Většina tepelných čerpadel s plynulou regulací výkonu (s invertorem) má ekvitermní regulaci, která zajišťuje optimální chod systému. Topná voda je ohřívána na nejnižší možnou teplotu k pokrytí aktuální tepelné ztráty. Tím se minimalizují náklady na provoz. A pokud je systém ještě doplněn o vhodné řízení, například regulaci xCC, která umožňuje řídit nejen topný zdroj, ale i celou topnou soustavu, lze dosáhnout velmi efektivního provozu a minimalizovat podíl bivalentního zdroje.

Spolehněte se na odborníky

Máme za sebou stovky úspěšných instalací tepelných čerpadel do rodinných domů v ČR, Rakousku, na Slovensku a v Irsku. Specializujeme se na instalace tepelných čerpadel, měření a regulaci topných systémů. Jsme přesvědčeni, že i Vám dokážeme pomoci získat chytré řešení vytápění Vašeho domu, které bude pro Vás znamenat zásadní snížení nákladů na vytápění nebo možnost užívat si volný čas, který jinak trávíte přípravami na zimu již v létě.

Za tým AC Heating, Ing. Jiří Honzík
www.ac-heating.cz
731 071 599

 

Datum: 28.8.2012
Autor: Ing. Jiří Honzík
Organizace: AC Heating - tepelná čerpadla s invertorem



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcích 


Projekty 2014

Související rubriky

Reklama






Tipy pro topenáře

Partneři oboru

logo DANFOSS
logo FV PLAST
logo THERMONA
logo ENBRA logo DAIKIN

E-mailový zpravodaj

WebArchiv - stránky archivovány národní knihovnou ČR

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

Nejnovější články