Tepelné čerpadlá zem - voda plošné

Menej nákladný brat vrtu ak máte pozemok

Tepelné čerpadlo zem – voda plošné je menej známe ako zem-voda vrt. Obidve fungujú na princípe odberu tepla so zeme a jeho využitie na ohrev vody, pre úžitkovú teplú vodu , alebo kúrenie.
Odoberať teplo zo zeme je možné dvoma spôsobmi – z veľkej plochy ale malej hĺbky pomocou tzv. kolektora, alebo vrtom do veľkej hĺbky – geotermálnym.

Aký je fyzikálny princíp TČ zem - voda plošné?

Princíp tepelného čerpadla zem  – voda spočíva v odoberaní tepla zo zeme. Pri kolektorovom systéme sa zakope hadica, potrubie do hĺbky 100-200 cm do zeme. V tejto hĺbke je už stabilná teplota  okolo 1-3°C. Potrubie, hadica je rozložené na pomerne veľkej ploche a je naplnené nemrznúcou zmesou. Táto je hnaná čerpadlom do kompresora, ktorý z nej vyčerpá teplo a ochladenú vráti späť do systému. Zem v tejto hĺbke síce mení teplotu, ale len minimálne a je to v porovnaní so vzduchom stabilný zdroj. Výhodou je možnosť pasívneho chladenia, vieme využiť nižšie teploty zeme, spotreba pri chladení tak bude len na pohon obehových čerpadiel. 

Tepelné čerpadlo zem-voda v prevedení s plošným kolektorom prečerpáva tepelnú energiu zo zeme do vykurovacieho systému. Aby to mohlo fungovať potrebujeme chladiarenský okruh ktorého hlavnou súčasťou je kompresor. Celé fungovanie tepelného čerpadla môžeme zhrnúť takto:

Výparník odoberá tepelnú energiu zo zeme, zároveň chladiace médium vo výparníku prechádza z kvapalného do plynného skupenstva, kompresor nasaje plynné chladivo a stlačí ho, nárastom tlaku dochádza k nárastu teploty plynného chladiva, tepelná energia sa následne v kondenzátore odovzdáva do vykurovacieho systému, ďalej expanzný ventil vstrekuje chladivo na výparník chladivo je prudko ochladené a stráca tlak, následným dodaním energie z okolitého prostredia na výparník sa celý proces opakuje.

Čo treba brať do úvahy pri výbere

Služby

Pri výbere vhodného TČ je potrebné poznať celkovú potrebu tepla na vykurovanie domu, zvážiť priestorové možnosti na inštaláciu, zvoliť optimálnu kombináciu funkcií okrem vykurovania a ohrevu vody zvládnu niektoré zariadenia aj vetranie, chladenie či spoluprácu so solárnym zariadením či fotovoltikou.

Jednoducho toho, čo by ste mali brať do úvahy, je viac než dosť. Preto je dobré vybrať si tepelné čerpadlo od firmy, ktorá k nemu ponúka aj užitočné služby – počnúc návrhom riešenia optimálneho pre konkrétne podmienky, cez zostavenie ponuky, ktorá zahŕňa aj súvisiace náklady a harmonogram všetkých prác, až po uvedenie TČ do prevádzky, poskytnutie servisu, či predĺženej záruky.

Účinnosť

Zákazník často hľadá zariadenie s najvyššou účinnosťou. Tá je pri rôznych teplotách zeme odlišná a výrobcovia ju zvyknú udávať rôznymi spôsobmi.

Často sa za najdôležitejší parameter považuje koeficient výkonnosti COP (Coefficient Of Performance) alebo aj výkonové číslo, ktoré udáva pomer medzi tepelným výkonom TČ a elektrickým príkonom. Napríklad, pri tepelných čerpadlách zem-voda, pri príkone 1 kW tepelný výkon TČ 5 kW, má zariadenie COP 5.

Dôležité však je porovnávať COP pri rovnakých podmienkach. To isté TČ môže mať napríklad v režime teplôt B5/W35 (teplota primárneho média 5°C/teplota výstupnej vykurovacej vody 35 °C) COP 5,4, čo pôsobí lepšie, ako keby bolo uvedené COP 4,9 v režime B2/W35 alebo len 2,73 pri B0/W55.

Presnejší ukazovateľ je sezónny vykurovací súčiniteľ SCOP zohľadňuje aj geografickú polohu a priemerné hodnoty teplôt v danom regióne v priebehu celého roka. Ide teda o objektívnu hodnotu efektivity zariadenia v reálnej prevádzke.

Pri porovnávaní sa nespoliehajte ani na údaj o nominálnom výkone TČ. Zariadenie, ktoré má uvedený nominálny výkon 10 kW, môže mať pri reálnej prevádzke menší tepelný výkon ako zariadenie s údajom 7 kW. Stačí, ak prvý výrobca určil hodnotu výkonu pri +15 °C vstupného primárneho média a druhý výrobca pri teplote +2 °C.

Dimenzovanie a bod bivalencie

Pri tepelných čerpadlách určite neplatí staré známe radšej viac výkonu pre istotu, ako to bolo napríklad u plynových kotlov. Život tepelného čerpadla sa dá predpovedať podľa počtu štartov kompresora, ak by sme sa držali starej frázy tepelné čerpadlo by malo extrémne vysoký počet štartov a zaručene by neprežilo odhadovaných 15 až 20 rokov.

Preto sa pri dimenzovaní tepelného čerpadla zem-voda vychádza priestorových možností umiestnenia plošného kolektora a tepelnej straty domu. Na Slovensku platí, že priemerná ročná teplota plošného kolektora sa pohybuje v rozmedzí od 1°C do 3°C.

Uveďme si príklad štandardná novostavba bungalovu v meste Dubnica nad Váhom s podlahovou plochou 130 m2 má pri vonkajšej teplote -11°C tepelnú stratu do 5 kW. Čo sa týka plochy pozemku, ktorú potrebujeme pri 5 kW tepelnej straty domu to je 250 m² . Pri návrhu je ideálne zvoliť tepelné čerpadlo s podobným výkonom ako je tepelná strata domu. Pri použití tepelného čerpadla s výkonom 5 kW sa vieme pri súčasných cenách elektrickej energie dostať na ročnú spotrebu pri kúrení a príprave teplej vody na 2424kWh čo je 339 € ročne alebo necelých 29 € mesačne.

Sledujte tri najdôležitejšie čísla

Výsledkom tejto našej krátkej exkurzie je poznanie, že množstvo parametrov, ktoré vstupujú do hry pri porovnávaní, ale hlavne výbere TČ nás odkazuje na pomoc odborníka. Ale i tak je dobré vedieť aspoň základné veci, ktoré treba mať na pamäti pri výbere nielen čerpadla, ale i dodávateľa. Napr. neznalosť základných pojmov je varovný prst, či je dodávateľ na dostatočnej odbornej úrovni a či jeho výber a pomoc bude taká, akú očakávame. Výsledok totiž zistíme až po montáži a prvom roku prevádzky.

Ale aspoň tieto čísla vám niečo napovedia:

1. Výkon TČ s ohľadom na tepelnú stratu domu, okolitú teplotu a požadovanú teplotu výstupnej vody
2. Účinnosť čerpadla - COP, teda pomer medzi dodaným teplom a spotrebovanou elektrickou energiou (pri mojich klimatických podmienkach a type kúrenia – teda potrebnou teplotou výstupnej vody pre môj typ kúrenia)
3. Bivaletný bod – teplota pri ktorej TČ začína prikurovať elektrinou

Vhodné použitie tepelného čerpadla zem - voda plošné

Pretože tento typ čerpadla je možné použiť i na dodatočný odber tepla z odpadovej, alebo technologickej vody vo výrobnom procese, je možné ich použiť na ekonomické zhodnotenie odpadového tepla v podnikoch a na ekologizáciu prevádzok.

Pre rodinné domy v poriečí riek s dostatočným množstvom stabilnej podzemnej vody je to ideálne riešenie, keď v kombinácii s fotovoltaikou rýchlejšie dospejete k takmer 100% nezávislosti na vonkajších zdrojoch energie. Je to investícia, ktorej návratnosť nie je tak ďaleko, aby nás to muselo odradiť.

Výhody TČ zem-voda plošné

Tepelné čerpadlá  zem  - voda plošné dosahujú vysoké vykurovacie faktory.

Majú vysokú stabilitu zdroja energie, veľmi dobrú účinnosť (COP) a veľmi nízke prevádzkové náklady (mesačné platby).

Nižšie investičné náklady v porovnaní s tepelnými čerpadlami s vrtmi s porovnateľnými výhodami.

Možnosť účinného chladenia s minimálnymi nákladmi s tým istým systémom.

Vyššia životnosť ako u TČ voda - vzduch a TČ voda – voda.
Nízka hlučnosť, bezúdržbová prevádzka

.

Nevýhody TČ zem-voda plošné

Využitie je možné iba na pozemkoch s dostatočnou rozlohou.

Vyššie obstarávacie náklady v porovnaní s čerpadlami vzduch – vzduch a voda – vzduch.

Potreba plánovať rozloženie ďalších stavieb na pozemku, aby ich základy nenarušili kolektor.

Ako funguje tepelné čerpadlo?

Zdroje tepla pre tepelné čerpadlo