Potřebujete pro váš bytový dům vyřešit
financování oprav
rekonstrukci kotelny
úspory energií
větrání
registrace
Rekonstrukce a provoz bytových domů
Motto: Nové povinnosti k elektromobilitě a vyúčtování vody a tepla.
Zdroje financí z nových dotací.
středa 3. 11. 2021
Praha
registrace
Nejnavštěvovanější odborný portál
pro stavebnictví a technická zařízení budov
TZB studio
zobrazit program

Tepelná čerpadla mohou být vhodná i pro starší budovy

Pokud má tepelné čerpadlo při výstupní teplotě otopné vody např. 65 °C dostatečný tepelný výkon, je poměrně reálné jeho efektivní využití i ve starších budovách. Na trhu přibývají tepelná čerpadla s výstupní teplotou i vyšší a s chladivy šetrnými k životnímu prostředí.

Obr. Tepelné čerpadlo vzduch-voda s výstupní teplotou až 75 °C a přírodním chladivem R290. Při modernizacích ho lze kombinovat i se stávajícím zásobníkem pro přípravu teplé vody. (Zdroj: Vaillant, aroTHERM plus)
Obr. Tepelné čerpadlo vzduch-voda s výstupní teplotou až 75 °C a přírodním chladivem R290. Při modernizacích ho lze kombinovat i se stávajícím zásobníkem pro přípravu teplé vody. (Zdroj: Vaillant, aroTHERM plus)

Zákonodárce hovoří jasně: tepelná čerpadla jsou důležitou součástí změn v energetice. Jejich volba, zejména při náhradě za ekologicky nevyhovující spalovací zdroje ve starších budovách, je podporována. Jejich prosazení u starší zástavby však často omezují požadavky na vyšší teplotu otopné vody, což vyplývá z návrhu otopných soustav pro spalovací zdroje tepla. Na trhu jsou však i tepelná čerpadla, schopná za určitých podmínek garantovat výstupní teplotu až 75 °C.

Počet nově instalovaných tepelných čerpadel vzduch-voda každoročně roste. V České republice v roce 2020 přesáhl hranici 22 000 kusů. Jen u některých však v technických podkladech nacházíme výstupní teplotu otopné vody 75 °C a teplotu připravené teplé vody až 70 °C. A navíc ve spojení s chladivem, které má zásadně nižší skleníkový efekt. Na otázku: „Proč to výrobce nenabízel již dávno?“ je snadná odpověď. Není to totiž jednoduché, nelze jen nahradit staré chladivo novým. Uvedených teplot bylo možné dosáhnout i dříve, ale jednalo se obvykle o dvoustupňové systémy, tedy se dvěma vzájemně propojenými chladicí okruhy. A to znamená práci dvou výkonově řízených kompresorů, odpovídající tepelné ztráty a celkově menší účinnost.

R290: přírodní chladivo s nízkým faktorem skleníkového efektu

Před nasazením nového chladiva je třeba vzít v úvahu mnoho okolností. Například jak jsou dostupné potřebné konstrukční prvky? Jak tato chladiva s jejich odlišnými technickými vlastnostmi uplatnit při výrobě tepla? Například s chladivem CO2 mohou tepelná čerpadla poskytovat velmi vysokou teplotu otopné vody. K tomu je ale potřebný velký teplotní rozdíl, který u běžně navržených vytápěcích soustav nebývá k dispozici a vyšší tlaky. Každé chladivo má méně či více odlišné vlastnosti. Díky jim může být z hlediska účinnosti a šetrnosti k životnímu prostředí vhodné například pro klimatizační techniku typu split, ale v tepelné technice, respektive v monoblokovém uspořádání tepelného čerpadla optimální výsledky poskytovat nemusí.

Podle nařízení mají z trhu postupně zmizet chladiva, která přispívají ke skleníkovému jevu, k ohřívání povrchu Země. Dnes běžné chladivo R410A vykazuje hodnotu GWP (potenciál globálního oteplování) = 2088. To znamená, že 1 kg chladiva R410A má stejný skleníkový účinek jako 2088 kg CO2. Novější chladivo, například R32 má GWP = 675. Chladivo R290 má GWP rovný přibližně 3.

Hermeticky uzavřený chladicí okruh

Příkladem chladiva zásadně zvyšujícího požadavky na konstrukci je CO2, které lze používat výhradně za velmi vysokého provozního tlaku. Druhým problémem je, že na trhu se vyskytuje jen málo konstrukčních prvků vhodných pro použití tohoto chladiva CO2. Opačným příkladem může být tepelné čerpadlo Vaillant aroTHERM plus v monobloku. Nabízí výstupní teplotu otopné vody až 75 °C, pracuje s přírodním chladivem R290. Chladivo R290 je sice hořlavé, ale je v hermeticky uzavřeném chladicím okruhu. Toto chladivo má výtečné termodynamické vlastnosti. Pro topenářské firmy je zásadní výhodou monoblokového provedení. Protože nezasahují do okruhu s chladivem, nepotřebují k instalaci takového tepelného čerpadla a k jeho uvedení do provozu osvědčení o způsobilosti k manipulaci s chladivy. Ta je nutná až v případě servisu.

Obr. Graf závislosti průměrného ročního topného faktoru JAZ (SCOP) na výstupní teplotě z tepelného čerpadla na příkladu z tepelného čerpadla aroTHERM plus. JAZ je stanoven jednotně pro teplotu venkovního vzduchu −10 °C a různé výstupní teploty otopné vody. Úspora je vztažena k extralehkému topnému oleji v německých cenových podmínkách. Přechod z červené do zelené oblasti je bodem změny výhodnosti. (Zdroj: Vaillant, podklady k tepelnému čerpadlu aroTHERM plus)
Obr. Graf závislosti průměrného ročního topného faktoru JAZ (SCOP) na výstupní teplotě z tepelného čerpadla na příkladu z tepelného čerpadla aroTHERM plus. JAZ je stanoven jednotně pro teplotu venkovního vzduchu −10 °C a různé výstupní teploty otopné vody. Úspora je vztažena k extralehkému topnému oleji v německých cenových podmínkách. Přechod z červené do zelené oblasti je bodem změny výhodnosti. (Zdroj: Vaillant, podklady k tepelnému čerpadlu aroTHERM plus)

Skutečně dosažené úspory závisí na více faktorech, které se mohou v různých instalacích vzájemně lišit. Porovnání vychází z ceny energie v extralehkém topném oleji 6,2 ct/kWh a ceny elektřiny 24,9 ct/kWh.

Zajímavý je poměrně malý sklon křivky dokumentující relativně malý pokles JAZ při zvýšení výstupní teploty. Zvýšení JAZ z hodnoty cca 4,0 při uvažované návrhové teplotě otopné vody 65 °C na 4,4 v důsledku snížení návrhové teploty na 55 °C, tedy v procentním vyjádření zvýšení JAZ o 10 %, odpovídá menší snížení spotřeby elektrické energie na pohon TČ, a to jen o cca 2,2 %. Důležité je, aby k dosažení výstupní teploty 65 °C nebylo nutné provozovat jiný, doplňkový = bivalentní zdroj tepla.

Tepelné čerpadlo pro novostavby i starší budovy

Tepelné čerpadlo a s ním stále častěji i fotovoltaický systém je posilující trend současnosti, který bude navíc i podporován v rámci nového programu NZÚ. Vhodnost tepelných čerpadel pro modernizace je silně závislá na přesném ověření skutečných provozních podmínek. Je zřejmé, že s tepelnými čerpadly s vyššími výstupními teplotami se rozsah možných nasazení zvětšuje. A to bez nutnosti použití doplňkového zdroje tepla, zpravidla přímotopného elektrického, který navyšuje výstupní teplotu, nebo s významným omezením nutnosti jeho provozu. Efektivní provoz tepelných čerpadel je obvykle spojován jen s instalací velkoplošného, nejčastěji podlahového vytápění jako podmínky pro vysoký topný faktor. Takto se to nyní běžně řeší v novostavbách s nízkou potřebou tepla na vytápění. Zmíněných 65 °C však může být v některých budovách při vhodném řešení napojených otopných soustav zcela postačujících i pro vytápění otopnými tělesy. To může být investičně (v závislosti na konkrétní volbě otopných těles) oproti podlahovému levnější, rychleji reaguje na měnící se požadavky na dodávku tepla a mnoho lidí považuje tento způsob vytápění i za příjemnější.

Závěrem

Nová tepelná čerpadla, která poskytují i vyšší výstupní teploty otopné vody, jsou jednou z možných alternativ i pro část starší zástavby, kde ještě nedošlo k modernizaci stavební konstrukce, otopné soustavy. U každé budovy je však v takovém případě před nasazením tepelného čerpadla nutné nejprve přezkoumat místní specifické podmínky a také, zda tepelné čerpadlo při uvažované návrhové teplotě má dostatečný výkon bez provozu bivalentního, typicky přímotopného elektrického zdroje. Rozsah oblastí použitelných pro nasazení tepelných čerpadel vzduch-voda se ovšem díky novým technologiím dále rozšiřuje.

Literatura

  1. Firemní podklady Vaillant
  2. Články na TZB-info
 
 
Reklama