Dimenzování tepelných čerpadel vzduch-voda pro bytové domy
Tepelná čerpadla fungují bezvadně a efektivně, pokud jsou mimo jiné správně dimenzována a systém je správně navržen. Popišme proto obecné zásady dimenzování tepelných čerpadel pro bytové domy, školy, školky, komerční objekty, penziony a hotely. Důležitým faktorem je venkovní teplota.
Úvodem
Tepelná čerpadla se stále více instalují nejen na rodinné domy, ale i na školy, školky, komerční objekty, penziony, hotely a bytové domy. Důvod je zcela prozaický a to stálé zvyšování ceny tepla z centrálních, nebo lokálních výtopen. Aby ale tepelné čerpadlo správně sloužilo, musí být nejen kvalitní a správně řízené. Musí být i správně dimenzováno s ohledem na typ provozu, tepelnou ztrátu objektu v závislosti na venkovní teplotě.
Údaje nutné pro správné dimenzování tepelných čerpadel
Obr. 1 Průkaz energetické náročnosti budovy
Pro správný návrh je nutné zjistit několik podstatných údajů. Především tepelnou ztrátu. Tu je možné spočítat na základě projektové dokumentace k danému objektu, údajů o zateplení, případně z hodnot získaných místním šetřením odborníkem. Také lze spočítat tepelnou ztrátu podle spotřebované tepelné energie na vytápění. Pro výpočet je nutné použít průměrnou spotřebu za několik let, pro vyloučení výkyvů jednotlivých topných sezón.
Dalším důležitým faktorem pro správný návrh výkonu tepelných čerpadel je denní/roční spotřeba teplé užitkové vody. Z údajů z desítek bytových domů můžeme předpokládat, že průměrná denní spotřeba jednoho obyvatele bytového domu se pohybuje kolem 35 až 40 l. U škol, školek a administrativních budov, kde je využití objektu časově omezeno, se denní spotřeba teplé užitkové vody pohybuje kolem 5 až 10 l na osobu. Naopak vyšší spotřeba je u penzionů a hotelů, kde činí více než 50 l na osobu a den. Jde o orientační hodnoty, skutečná spotřeba se může lišit od uvedených hodnot.
Posledním důležitým aspektem pro správný návrh je zjištění vhodnosti otopné soustavy, včetně její regulace. Posouzení obvykle provádí odborník z oboru vytápění.
Zásady dimenzování
A nyní se dostávám k samotnému dimenzování tepelných čerpadel. Nejčastěji se tepelná čerpadla skládají do kaskád. Vhodná volba výkonu jednotlivých tepelných čerpadel umožňuje jejich efektivní využití. Například kaskáda složená ze dvou tepelných čerpadel vzduch-voda bez možnosti regulace a velkého výkonu není pro efektivní provoz zcela optimální. Regulace výkonu je velmi omezená, spočívá pouze v provozu jednoho, nebo dvou čerpadel, které vždy běží na plný výkon. Vhodnější je sestavit kaskádu z několika tepelných čerpadel s plynulou regulací výkonu. Takovou kaskádu lze regulovat v širokém pásmu výkonu a tím docílit velmi efektivního provozu.
Obr. 4 Bytový dům (zdroj: AC Heating)
Obr. 2 Zásobníky TUV v bytovém domě (zdroj: AC Heating)
Při dimenzování je nutné brát v úvahu pokles výkonu v závislosti na venkovní teplotě a teplotě topné vody. Výrobci udávají výkon obvykle podle evropského standardu Eurovent při teplotě venkovního vzduchu +7 °C a teplotě topné vody 35 °C, nebo podle normy EN 14511, a to při teplotě venkovního vzduchu +2 °C a teplotě topné vody 35 °C. Je proto nutné si uvědomit, že tepelná ztráta je počítána pro nižší venkovní teplotu (dle lokality), při které pro dosažení požadované teploty v objektu bude nutná (v drtivé většině) také vyšší teplota topné vody. Tento fakt musí respektovat správný návrh výkonu tepelných čerpadel.
Nejčastěji se výkon tepelných čerpadel dimenzuje pro rodinné a bytové domy tak, aby plně pokryl tepelnou ztrátu do −8 °C až −10 °C. Při nižších venkovních teplotách pak běží v součinnosti s bivalentním/záložním zdrojem. U větších objektů, kde je využití časově omezeno se obvykle výkon dimenzuje tak, aby tepelnou ztrátu pokryl plně do cca −5 °C. Předpokladem popsaného dimenzování je vhodná otopná soustava s teplotním spádem max. 55/45 °C.
K návrhu můžeme přistoupit i z jiného pohledu a to s ohledem na minimalizování počáteční investice. Pak je možné navrhnout výkon tepelných čerpadel takový, který pokryje plně tepelnou ztrátu do 0 °C až −3 °C a při nižších venkovních teplotách bude využíván bivalentní/záložní zdroj. Tímto řešením lze snížit počáteční investici, ale zdraží se provozní náklady. U rodinných domů se toto dimenzování využívá jen zřídka, častější využití je u větších objektů.
Dimenzování a ohřev užitkové vody
Při dimenzování je nutné počítat také s výkonem potřebným pro ohřev užitkové vody. Zvolený výkon jen podle tepelné ztráty při vyšší denní spotřebě TUV není vhodným řešením a uživateli přináší větší provozní náklady, protože dochází k častějšímu provozu bivalentního/záložního zdroje. Může nastat i stav, kdy není možné dosáhnout požadované teploty v objektu ani požadované teploty užitkové vody.
Otopná soustava
Obr. 3 Regulace pro kaskádu tepelných čerpadel – stav jednotek (zdroj: AC Heating)
U stávajících bytových domů, které nejsou zateplené, je obvykle otopná soustava s nevhodným teplotní spádem. V tomto případě je možné navrhnout dimenzování takové, které do určité venkovní teploty, nejčastěji do −3 °C až −5 °C budou objekt vytápět tepelná čerpadla. Při nižších venkovních teplotách pak topný zdroj přejde do alternativního režimu, kdy dojde k odstavení tepelných čerpadel a provozu pouze záložního zdroje, který ohřeje topnou vodu na požadovanou vyšší teplotu než je 55 °C. I tímto řešením je možné dosáhnout výrazných úspor.
Regulace
Správně dimenzovaná tepelná čerpadla sama o sobě ale nezaručí efektivní provoz. Je proto nutné také navrhnout vhodnou regulaci. Tak jako i v jiných oborech je regulace jednou z nejdůležitějších částí celého řešení a investor ani provozovatel by neměl tento fakt opominout.
Systémy AC Heating, regulace xCC
Obr. 5 Tepelná čerpadla AC Heating – Convert AW (zdroj: AC Heating)
Všechny uvedené skutečnosti splňují systémy tepelných čerpadel AC Heating. Na výběr je široká řada jednofázových i třífázových tepelných čerpadel vzduch-voda s plynulou regulací výkonu. S progresivní, sofistikovanou regulací xCC, která umožňuje nejen řízení topných zdrojů, pak tvoří velmi zajímavou alternativu jak pro rodinné domy i velké objekty a bytové domy. Vše podtrhuje záruka 7 let.
Zajímá-li Vás toto téma blíže, jsme pro Vás plně k dispozici na telefonu, mailu nebo nám můžete zaslat poptávku přes náš webový formulář.
Za tým AC Heating Ing. Jiří Honzík, 731 071 599,
jhonzik@ac-heating.cz
Společnost KUFI INT je česká firma, která vyrábí a instaluje tepelná čerpadla AC Heating Convert AW. Naše tepelná čerpadla vytápí rodinné domy, bytové domy, školy, školky, administrativní budovy a průmyslové haly. Máme za sebou stovky instalací tepelných ...
