Tepelná čerpadla EKOVY
Topný okruh tepelného čerpadla
Abychom dosáhli úsporného provozu tepelného čerpadla, je nutné správně zapojit topný okruh topení, ohřevu teplé vody nebo ohřevu bazénu. Mnoho dodavatelů zapojuje tepelná čerpadla bez znalostí nutných předpokladů pro optimální provoz. Důsledkem je obvykle výrazně nižší provozní topný faktor systému, než údaj, který uvádí výrobce venkovní jednotky.
Toto je první, často používané špatné zapojení:
Tepelné čerpadlo po celý rok ohřívá vodu v akumulačním zásobníku na 50°C i když to pro topný systém není nutné. Po velkou část doby proto pracuje v nevhodném režimu, kdy musí dodávat vysokou teplotu vody. Důsledkem je vyšší spotřeba elektřiny a mnohem nižší topný faktor.
Toto je další, také často používané špatné zapojení:
Akumulační zásobník se vytápí na potřebnou teplotu cca 35°C v závislosti na ekvitermní regulaci. Nízká teplota topné vody pouze předehřeje užitkovou vodu a je proto nutné ji dohřát v elektrickém bojleru.
Správné (zjednodušené) zapojení:
Zastavme se u tohoto zapojení podrobněji. Pokud tepelné čerpadlo pracuje v režimu ohřevu užitkové vody, prochází topná voda výměníkem bojleru a tím užitkovou vodu ohřívá. Zde je nutné, aby výměník bojleru měl dostatečnou plochu. Protože pro ohřev TUV tepelným čerpadlem se vždy používají bojlery o větším objemu, není problém tuto podmínku splnit.
V režimu vytápění pak prochází topná voda přímo do topného systému. Akumulační nádrž není použita. Jaké to má důsledky?
- snížily se tepelné ztráty z akumulační nádrže
- snížily se požadavky na plochu v kotelně
- je potřeba jen jedno oběhové čerpadlo
Přesto lze namítnout, že akumulační nádrž je nutná k tomu, aby se zabránilo častému zapínání a vypínání kompresoru. Je tomu ale opravdu tak? Zkusme chvíli počítat. U domu s tepelnou ztrátou 6 kW, což je typická instalace EKO95, vychází teplota bivalence okolo -5°C. V případě venkovní teploty 0°C má tepelné čerpadlo přebytek výkonu cca 2,1 kW.
Pokud je jako topný systém použité podlahové topení, je obvyklá délka trubek okolo 800 m. V trubkách je tedy cca 140 l vody. Dalších 10 l je v ostatních komponentech okruhu.
Pokud připustíme ohřátí vody o 5°C, budeme potřebovat jí dodat:
150 / 1000 x 1,163 x 5 = 0,87 kWh
Při podlahové ploše 150 m2 a tlouštce betonu 50 mm má beton objem 7,5 m3. Pokud se beton v místě trubek ohřeje o 5°C, pak na povrchu podlahy dojde ke zvýšení teploty maximálně o 1°C. Průměrně se tedy beton ohřeje o 3°C. K tomu budeme potřebovat:
7500 / 1000 x 0,25 x 3 = 5,63 kWh
Celkem tedy cca 6,5 kWh
Jestliže máme přebytek výkonu 2,1 kW bude pro dodání 6,5 kWh třeba 6,5 / 2,1 = 3,1 hodiny. Za těchto podmínek tedy tepelné čerpadlo poběží 3,1 hodiny a pak bude přibližně 1,5 hodina prodleva.
Pokud bychom systém doplnili o akumulační nádrž 300 l (mnohde bude vzhledem k jejím rozměrům problém s umístěním), bude pro ohřev vody v ní o stejných 5°C třeba ještě:
300 / 1000 x 1,163 x 5 = 1,75 kWh
Doba chodu tepelného čerpadla se prodlouží na (1,75 + 0,87 + 5,63) / 2,1 = 3,9 hodiny. Stojí těch 0,8 hodiny navíc za problémy s akumulační nádrží, nutnost dvou oběhových čerpadel, zvýšenou spotřebu elektrické energie a zvýšené tepelné ztráty?
Ještě lépe je to vidět v následujícím grafu:
Přesto má výše uvedené zapojení jeden nedostatek; při pomalém odběru užitkové vody dojde k tomu, že v dolní části bojleru je zcela studená voda, ale v horní je ještě dostatečně teplá, takže není třeba zapnout tepelné čerpadlo. Až teplota v horní části poklesne pod zapínací teplotu, nastane stav, kdy topná voda se průchodem výměníkem o studenou vodu dole natolik ochladí, že její teplota po průchodu venkovní jednotkou je nižší, než teplota v bojleru a začne proto horní část bojleru ochlazovat. Tomu lze zabránit bojlerem se dvěma výměníky, kdy nejprve pracuje jen spodní výměník a jakmile teplota vody dostatečně stoupne, prochází voda oběma výměníky. Tím se současně zvětší aktivní plocha výměníku a zlepší předání tepla.
Obvykle používané schema topného okruhu vypadá takto:
Tento topný okruh má následující výhody:
- tepelné čerpadlo pracuje vždy při co nejnižší možné teplotě a má proto vysoký topný faktor a malou spotřebu elektrické energie
- nedochází k přechodnému ochlazení užitkové vody
- pokud je výkon venkovní jednotky dostatečný, zajišťuje plnohodnotný ohřev teplé užitkové vody
- při nízkých venkovních teplotách zajišťuje venkovní jednotka předehřev TUV a dohřev je prováděn pomocí topného tělesa, takže venkovní jednotka stále pracuje s nízkou teplotou topné vody
- pokud výkon venkovní jednotky nestačí pro vytápění, lze použít topné těleso i pro dotop (horní třícestný ventil je v horní poloze, dolní ventil v dolní poloze a topná voda z venkovní jednotky je dohřívána pomocí horního výměníku bojleru)
Mapa webu