Jak se vyrábí tepelné čerpadlo v České republice: exkurze do výroby

Česká výroba tepelných čerpadel, stejně tak jako většiny jiných, složitých zařízení, neznamená, že všechny komponenty si musí český výrobce vyrábět sám. Základním kritériem je vývoj, který probíhá v ČR. O něj se opírá výběr vzájemně přizpůsobených konstrukčních prvků, které však již nemusí být všechny vyráběny v ČR. Tuzemská výroba však pak zahrnuje montáž, plnění tepelného čerpadla chladivem, provozní odzkoušení na výstupní kontrole, distribuci.

Výroba tepelných čerpadel v ČR

„Rozměrově největší částí tepelných čerpadel ACOND je tepelný výměník, tzv. výparník,“ říká Oto Hanus. Výparníky ACOND kupuje od výrobce. Jsou vybaveny systémem trubiček. Ty rozvádí chladivo do mnoha sekcí výparníku, ve kterých se chladivo vypařuje, a tím výparník odnímá tepelnou energii ze vzduchu, který proudí mezi lamelami výparníku, viz obr. 1.

Oto Hanus: „Při výrobě tepelných čerpadel používáme nejmodernější ventilátory. Jedině tak lze dosahovat špičkové parametry ohledně energetické efektivity provozu tepelného čerpadla vzduch–voda a co je dnes stále důležitější, při velmi nízkých emisích hluku. Již v současnosti se množí instalace tepelných čerpadel v husté obytné zástavbě a tam jsou na emise hluku kladeny mimořádně přísné požadavky. Tichý provoz je dán, mimo jiné, speciálním tvarováním lopatek ventilátorů.“ Příklad ventilátoru používaného v konstrukci tepelných čerpadel ACOND je na obr. 2.

Obr. 1 Výparník se skládá z mnoha měděných trubiček, na kterých jsou pevně nalisovány lamely tak, aby mezi lamelami mohl proudit vzduch.

Obr. 2 Ventilátor

„Výparník má tepelné čerpadlo k tomu, aby mohlo získávat teplo z okolního vzduchu,“ říká Oto Hanus, „a aby by mohlo být získané teplo přeneseno do otopné vody, k tomu je v tepelném čerpadle druhý tepelný výměník, kondenzátor.“ Jak je vidět na obrázku 3, tak jeho konstrukce se od konstrukce výparníku liší. Skládá se z mnoha desek z plechu z ušlechtilé korozivzdorné oceli, do kterých byly vylisovány systémy kanálků. Po složení a spojení desek se kanálky uzavřou. Jednou vrstvou proudí horké páry chladiva a přes desku se předává teplo do otopné vody, která proudí v druhé vrstvě. Během proudění horké páry chladiva kondenzují, a proto se tomuto výměníku říká kondenzátor.

„Dalším prvkem, ze kterých stavíme naše tepelná čerpadla, je kompresor. Jde o kompresor typu scroll, viz obr. 4. Používáme výhradě tyto kompresory vzhledem k jejich účinnosti a provozní spolehlivosti. Přestože jsou provozně tiché, tak je v našich tepelných čerpadlech vybavujeme doplňující akustickou izolací,“ zdůraznil Oto Hanus. „Kompresor je vlastně srdce tepelného čerpadla. Bez jeho práce by chladivo nemohlo ve výparníku brát teplo z venkovního vzduchu a předávat jej do otopné vody.“

Obr. 3 Kondenzátor, částečně již s tepelnou izolací.

Obr. 4 Hermeticky uzavřené kompresory scroll, jak je v ACOND přebírají od výrobce.

„Nyní v naší exkurzi výroby českých tepelných čerpadel kousek montážního procesu přeskočíme. Podíváme se na již nainstalované, mnohem menší konstrukční prvky tepelného čerpadla, ale velmi významné. Především jde o expanzní ventil. Aby tepelné čerpadlo fungovalo, musí být jeho pracovní okruh s chladivem rozdělen na dvě části, s vysokým a nízkým tlakem. Zvýšení tlaku zajistí kompresor a aby se tento tlak v části okruhu udržel, prostup chladiva do části okruhu s nízkým tlakem brzdí expanzní ventil. My používáme elektronicky řízený expanzní ventil,“ vysvětluje Oto Hanus.

„Pracovní okruhy tepelných čerpadel ACOND obsahují ještě další součásti, jejichž význam velmi dobře znají servisní technici. Pro ně je důležité, aby ke všem prvkům a servisním bodům měli snadný přístup, aby mohli ověřit stav chladiva, jeho množství, případně ho doplnit nebo vyměnit,“ zdůraznil Oto Hanus. „Naše tepelná čerpadla mají elektronickou regulaci výkonu kompresoru prostřednictvím změny otáček. Takže je nutná i bezproblémová komunikace mezi softwarem regulace tepelného čerpadla a softwarem, kterým je vybaven servisní technik.“

Po zkompletování všech prvků včetně instalace rámu je pracovní okruh tepelného čerpadla naplněn chladivem a tepelné čerpadlo prochází zkouškou. „Naše zkušební komora sice nemá parametry autorizované laboratoře, ale umožňuje nám ověřit funkčnost s dostatečnou přesností. Certifikovaná měření nutná i pro export pro nás provádí autorizovaná laboratoř SZÚ Brno,“ říká Oto Hanus. „S růstem počtu vyráběných kusů tepelných čerpadel se nám vyplatí u některých komponentů přejít na vlastní výrobu. V nyní stavěném novém výrobním areálu již máme zahrnutu investici do plně automatizované výroby dílů pláště našich tepelných čerpadel, které budou tradičně z nerezové oceli. Přejdeme též z ručního plnění chladiva na automatizované. Budeme si i sami vyrábět tvarované polotovary propojovacích měděných potrubí.“

Obr. 5 Nejmenší základní částí pracovního okruhu tepelného čerpadla je expanzní ventil, který přepouští chladivo z vysokotlaké části okruhu do nízkotlaké. Na obrázku na něj ukazuje červená šipka.

Obr. 6 Tepelná čerpadla je nutné před instalací pláště odzkoušet.

„S exkurzí výrobou tepelných čerpadel ACOND jsme se dostali k závěru. V konečné fázi je zkompletován plášť tepelného čerpadla a provedeno jeho umístění na přepravní paletu. Záměrně své výrobky nebalíme do neprůhledných kartonů. Chceme, aby všichni, již na první pohled viděli, že od předchozího distribučního článku převzali tepelné čerpadlo nepoškozené. Například deformace lamel před výparníkem by pod kartonem vidět nebyla. Na každém okraji přepravní palety je dost rezervního místa, aby se dalo poškození předejít,“ vysvětlil Oto Hanus zabalení z větší části jen do průhledné fólie.

Obr. 7 Tato tepelná čerpadla byla vyskladněna a probíhalo jejich nakládání do přistaveného kamionu. Mimochodem, pro zákazníka v Nizozemsku.

Obr. 8 Martin Müller (vpravo) s kolegy, kteří zajišťují technickou podporu a vzdálenou správu tepelných čerpadel ACOND.

„Můj bratr Jiří hovořil o našem dobrém pocitu z toho, že pomáháme rozvoji regionu a vytváříme nové pracovní příležitosti. Počet zaměstnanců zvyšujeme průběžně a po zprovoznění nového areálu předpokládáme jeho zdvojnásobení na více než čtyři sta,“ doplnil Oto Hanus. „Stávající výrobní areál však neopustíme, zůstane v něm zachována výroba méně poptávané řady tepelných čerpadel.“

Vzdálená správa a servis tepelných čerpadel

Většina provozovatelů tepelných čerpadel jsou laici. Mnozí topenáři a instalatéři k instalaci tepelného čerpadla přistupují stejně, jako ke kotli, ale to není správné. O to více je důležitá úroveň a rozsah pomoci, kterou investoři – laici dostanou od dodavatele. U ACONDu jde nejen o konzultaci technického návrhu, provedení instalace, ale i následný dohled.

Obr. 9, 10 Vzdálená správa umožňuje odhalit mnoho závad dříve, než dojde k nezvratnému poškození a nutnosti využít náhradní díl.

„Do systému vzdálené správy máme zapojeno již devět tisíc tepelných čerpadel,“ zhodnotil aktuální stav Martin Müller, který odpovídá za technickou podporu. „Vzhledem k tomu, kolik jsme jich vyrobili, a od kdy jsme možnost vzdálené správy do elektronického systému řízení zavedli, to není malé číslo. Software nám umožňuje rozpoznávat základní příčiny provozních poruch a podle nich si servisní technici plánují návštěvy u zákazníků včetně vybavenosti náhradními díly. Nutno však říci, že většinu poruch dokážeme opravit na dálku. Velmi často se jedná o uživateli nevhodně nastavený provozní režim a z něj vyplývající neekonomický provoz. Často se setkáváme i s požadavky na řešení například netěsnosti potrubí, která s instalací tepelného čerpadla nesouvisí. Ale toto není nic překvapivého. Provozovatelé si zpravidla ponechají jen jeden kontakt, a to na nás jako dodavatele tepelného čerpadla. My jsme pak první na řadě, na koho se obrací. V rámci možností se i jim snažíme pomoci, ale do našich povinností to již nepatří. Část naší pracovní doby samozřejmě vyplňuje pomoc servisním technikům, pokud se objeví méně běžné poruchové stavy. Pro naše techniky jde o zajímavý benefit, kterým jim pomáhá získat dobrý kredit u zákazníků.“

Závěr

Výrobcům tepelných čerpadel se nyní daří. Trend růstu se odhaduje až do roku cca 2030. Výrobce, který chce být úspěšný i poté, co současní světoví lídři trhu znásobí své výrobní kapacity, nesmí technicky zaostávat. V tomto směru má ACOND se svou výhradní orientací na přírodní chladivo R290, tedy propan, výhodu. Neboť na „evropském obzoru“ se objevuje zpřísnění podmínek využití nepřírodních chladiv, včetně jejich stažení z prodeje.