Ceny energií rostou. Paradoxem je, že spousta energie je však všude kolem nás prakticky zdarma - ve vzduchu, v zemi, ve vodě, jde o to ji efektivně získat do svých služeb.
Tepelná čerpadla získávají energii odevšud
Jedním ze způsobů jsou nyní moderní tzv. tepelná čerpadla.
Řadu let už úspěšně fungují v rodinných domcích pro vytápění a ohřev užitkové vod, v poslední době se však stále častěji začínají využívat i v průmyslových aplikacích. Umožňují vytápění objektů jako jsou např. výrobní či skladovací haly. Jejich použití je výhodné např. v provozech se současným chlazením technologické vody, kde je třeba stále dochlazovat chladicí kapalinu, která je v tomto případě výhodným energetickým zdrojem pro tepelné čerpadlo. Nasazení těchto systémů znamená pro uživatele značný ekonomický přínos v podobě efektivnější energetického hospodaření: Zkušenosti z jejich praktického využívání ukazují, že po zateplení a instalaci tepelných čerpadel klesla spotřeba elektřiny v řádu desítek procent, často o 80 - 85 % . Návratnost investice do tepelných čerpadel, která byla v energetickém auditu vypočtena na 9 až 10 let, vychází často v reálných podmínkách díky této skutečnosti ještě výrazně kratší, na necelých 5 let.
V ČR se výrobou, nebo dodávkami systémů tepelných čerpadel zabývá řada firem. K největším výrobcům vyvíjejícím tyto systémy patří např. společnost PZP Komplet, či Mach. Využívají nejnovější technologie a unikátní, patentově chráněná technická řešení, za něž výrobci získali řadu ocenění na mezinárodních výstavách. K dalším význačným dodavatelům patří společnosti Regulus, R.I.P. Děčín aj.
Příroda má energie dost
Tepelné čerpadlo je technické zařízení, které dokáže odebírat jinak nevyužitelné, tzv. nízkopotenciální teplo z přírodního prostředí a pomoci elektrické energie ho umí převést na teplo vhodné pro vytápění, přípravu teplé užitkové vody i další účely. využívá přírodní zákony - "teplo se předává z teplejšího tělesa na chladnější"a přečerpává energii o nižší teplotě na vyšší teplotu, a umožňuje tak získávat tepelnou energii z okolního prostoru: ze země z vody, ze vzduchu. Princip činnosti tepelného čerpadla je obdobný činnosti kompresorové chladničky, která ale využívá tzv. studený okruh, zatímco tepelné čerpadlo využívá okruh teplý. Děje se to pomocí zemních sond nebo kolektorů, čerpáním vody ze studní, nebo odebíráním tepelné energie ze vzduchu. Standardně se používají kompresorová tepelná čerpadla, objevila se však už i tepelná čerpadla absorpční.
Efektivnost pracovního cyklu tepelného čerpadla vyjadřuje tzv. topný faktor - poměr elektrického příkonu kompresoru a tepelného výkonu, který z tepelného čerpadla získáme. Závisí především na teplotním rozdílu na vstupní a výstupní straně tepelného čerpadla - s poklesem teploty nízkopotenciálního tepla a s rostoucí teplotou topného média se účinnost systému snižuje. Moderní technologie používané v soudobých systémech tepelných čerpadel už umožňují provozovat tato zařízení i při velmi nízkých teplotách, topný faktor je však v těchto případech nízký. Z okolního prostředí lze obvykle získat 2 - 4x více tepelné energie, než kolik energie se spotřebuje k pohonu kompresoru tepelného čerpadla. Hodnota tepelného faktoru se běžně pohybuje kolem čísla 3, což znamená, že na 3 kW energie spotřebované kompresorem by systém měl 9 kW tepelné energie vytvořit. Pro odběratele elektřiny v domácnostech má tepelné čerpadlo má navíc ještě zvýhodněnou speciální sazbu (D55) pro tepelná čerpadla.
Řešení pro každý případ
Tepelná čerpadla se dělí na několik skupin, podle toho z jakého zdroje teplo odebírají a jakým způsobem ho předávají dále. V podstatě se používají tři základní systémy tepelných čerpadel, rozlišované podle zdroje z něhož získávají nízkopotenciální tepelnou energii: voda/voda (vzduch), kdy je energie odebírána z vody, systém země/voda (vzduch), - zdrojem tepla je energie obsažená v půdě), a vzduch/voda (vzduch) - tepelná energie je získávána z okolního vzduchu. Nejběžnějšími typy jsou:
Voda-voda
Jako primární zdroj používají vodu, hlavně v případě podzemní vody (spodní voda má poměrně konstantní teplotu mezi 7 a 12 °C) mohou dosahovat vysoké efektivnosti a patří k nejúčinnějším systémům tepelných čerpadel a topný faktor dosahuje až hodnoty 7,3. Je však možné použít i jiné vodní zdroje jako je říční, nebo rybniční voda (má ale podstatně nižší teplotu a je riziko, že za mrazu mohou malé toky zamrznout). Obvyklé řešení je výměník z plastových trubek ponořený pod hladinu, kterým protéká nemrznoucí směs. Jinou možností je odpadní voda z průmyslu nebo čistírny odpadních vod (teplota vody je obvykle mezi 15 a 25 °C).
Vzduch-voda
Předností je snadná a rychlá instalace. Moderní zařízení tohoto typu pracují spolehlivě i při velmi nízkých venkovních teplotách a umožňují topit i při venkovní teplotě až -30°C ! Používá se v případě, kdy není k dispozici dostatek vody, nebo není k dispozici pozemek potřebné velikosti či nelze vrtat do země Nejvíce se používají tzv.dělené (split) systémy - tepelná čerpadla členěná na vnější a vnitřní jednotku.
Země-vzduch
Zemní výměníky využívají akumulovanou energii slunečního záření absorbovanou zemským povrchem. Mohou být uspořádány horizontálně, nebo vertikálně jako zemní sondy.
Nejčastějším způsobem je získávání energie z vrtů. Vyžaduje hloubkové vrty o průměru 130 - 250 mm, do nichž je uložena potrubní smyčka v níž cirkuluje nemrznoucí směs. Podle typu složení půdy lze z 1 m vrtu získat od 30 - 100 W energie. Hloubka vrtu je úměrná velikosti tepelného čerpadla, pokud je potřeba dosáhnout většího tepelného výkonu, odebírá se teplo z více vrtů. Místo jednoho velmi hlubokého vrtu, který by byl technicky náročný se obvykle provádí několik mělčích o stejné celkové délce v dostatečné vzdálenosti od sebe (min. 5 m), aby se vzájemně neovlivňovaly V pevných horninách lze dosáhnout měrného výkonu kolem 55 W na 1 m hloubky vrtu (ve skále i 80 W/m), v suchých usazeninách je tento parametr výrazně nižší, čini cca 30 W na metr. Dalším typem řešení je horizontální kolektor - tuto technologii lze s výhodou využít např. v případě, že se provádějí zemní práce. Do tzv. nezámrzné hloubky, pod 1,5 metru (v hloubce 1,5 -1,8m je země celoroční teplá od 6 až 10°C) se do země ul oží jímač tepla z plastových trubek, jehož velikost plochy je 2 - 3 násobkem vytápěné plochy. U plošných kolektorů je dosahován topný faktor od 4,7 - 5,2 při teplotě 5/35°C, z 1 m čtverečního lze získa t od 10 - 35 W energie
Hloubkový vrt má minimální nároky na rozsah pozemku, ale je nákladnějším řešením kvůli vrtacím pracím, výkopy topí obdobně jako hlubinné vrty, výhodou je výrazně nižší investice, vyžadují ale větší plochu.
Země-voda
Konstrukčně jsou tato tepelná čerpadla, téměř shodná s tepelnými čerpadly voda - voda. Velikost zemních výměníků závisí na chladicím výkonu tepelného čerpadla a tepelné vydatností půdy. Z 1 m2 plochy lze získat 10 - 35 W energie, vyšší hodnota je docilována u vlhké půdy.
Vzduch-vzduch
Řešení dostupné i tam, kde ostatní varianty tepelných čerpadel nelze z různých důvodů uplatnit. Výhodou jsou relativně nízké pořizovací náklady a dobrá účinnost, jeho hlavní nevýhodou je však nízká teplota právě v době, kdy je potřeba nejvíce topit. V poslední době se však díky technologicky vyspělým kompresorům systému SCROLL podařilo vyvinout tepelná čerpadla funkční i za nízkých teplot, nicméně vzduch jako zdroj tepla vykazuje stále horší parametry než ostatní řešení tepelných čerpadel. Zásadní slabinou vzduchových jímačů tepla je provoz v okolí nulových teplot, kdy se tvoří námraza, kterou je nutno odstraňovat odtáváním.
Hybridní tepelné čerpadlo
Zajímavým a atraktivním technologickým řešením je tzv. hybridní čerpadlo, které lze s výhodou využít v případě, kdy je k dispozici nízkopotenciální i odpadní teplo z různých technologických pochodů (TP) a zařízení, které vyžadují chlazení. Vzhledem k tomu, že úroveň odpadního tepla je zpravidla výrazně vyšší než tepla přírodního, je jeho využití pro tepelné čerpadlo energeticky velice výhodné. Hybridní čerpadlo je opatřeno třemi výměníky tepla, z nichž jeden pracuje s chladicím médiem, druhý s topným médiem a třetí s okolním vzduchem. Hybridní tepelné čerpadlo dokáže pracovat v různých provozních režimech ("voda-vzduch", "voda-voda", či "vzduch-voda"), a podle potřeby zajišťuje vytápění nebo chlazení objektu, případně kombinaci obojího.
Řadu let už úspěšně fungují v rodinných domcích pro vytápění a ohřev užitkové vod, v poslední době se však stále častěji začínají využívat i v průmyslových aplikacích. Umožňují vytápění objektů jako jsou např. výrobní či skladovací haly. Jejich použití je výhodné např. v provozech se současným chlazením technologické vody, kde je třeba stále dochlazovat chladicí kapalinu, která je v tomto případě výhodným energetickým zdrojem pro tepelné čerpadlo. Nasazení těchto systémů znamená pro uživatele značný ekonomický přínos v podobě efektivnější energetického hospodaření: Zkušenosti z jejich praktického využívání ukazují, že po zateplení a instalaci tepelných čerpadel klesla spotřeba elektřiny v řádu desítek procent, často o 80 - 85 % . Návratnost investice do tepelných čerpadel, která byla v energetickém auditu vypočtena na 9 až 10 let, vychází často v reálných podmínkách díky této skutečnosti ještě výrazně kratší, na necelých 5 let.
V ČR se výrobou, nebo dodávkami systémů tepelných čerpadel zabývá řada firem. K největším výrobcům vyvíjejícím tyto systémy patří např. společnost PZP Komplet, či Mach. Využívají nejnovější technologie a unikátní, patentově chráněná technická řešení, za něž výrobci získali řadu ocenění na mezinárodních výstavách. K dalším význačným dodavatelům patří společnosti Regulus, R.I.P. Děčín aj.
Příroda má energie dost
Tepelné čerpadlo je technické zařízení, které dokáže odebírat jinak nevyužitelné, tzv. nízkopotenciální teplo z přírodního prostředí a pomoci elektrické energie ho umí převést na teplo vhodné pro vytápění, přípravu teplé užitkové vody i další účely. využívá přírodní zákony - "teplo se předává z teplejšího tělesa na chladnější"a přečerpává energii o nižší teplotě na vyšší teplotu, a umožňuje tak získávat tepelnou energii z okolního prostoru: ze země z vody, ze vzduchu. Princip činnosti tepelného čerpadla je obdobný činnosti kompresorové chladničky, která ale využívá tzv. studený okruh, zatímco tepelné čerpadlo využívá okruh teplý. Děje se to pomocí zemních sond nebo kolektorů, čerpáním vody ze studní, nebo odebíráním tepelné energie ze vzduchu. Standardně se používají kompresorová tepelná čerpadla, objevila se však už i tepelná čerpadla absorpční.
Efektivnost pracovního cyklu tepelného čerpadla vyjadřuje tzv. topný faktor - poměr elektrického příkonu kompresoru a tepelného výkonu, který z tepelného čerpadla získáme. Závisí především na teplotním rozdílu na vstupní a výstupní straně tepelného čerpadla - s poklesem teploty nízkopotenciálního tepla a s rostoucí teplotou topného média se účinnost systému snižuje. Moderní technologie používané v soudobých systémech tepelných čerpadel už umožňují provozovat tato zařízení i při velmi nízkých teplotách, topný faktor je však v těchto případech nízký. Z okolního prostředí lze obvykle získat 2 - 4x více tepelné energie, než kolik energie se spotřebuje k pohonu kompresoru tepelného čerpadla. Hodnota tepelného faktoru se běžně pohybuje kolem čísla 3, což znamená, že na 3 kW energie spotřebované kompresorem by systém měl 9 kW tepelné energie vytvořit. Pro odběratele elektřiny v domácnostech má tepelné čerpadlo má navíc ještě zvýhodněnou speciální sazbu (D55) pro tepelná čerpadla.
Řešení pro každý případ
Tepelná čerpadla se dělí na několik skupin, podle toho z jakého zdroje teplo odebírají a jakým způsobem ho předávají dále. V podstatě se používají tři základní systémy tepelných čerpadel, rozlišované podle zdroje z něhož získávají nízkopotenciální tepelnou energii: voda/voda (vzduch), kdy je energie odebírána z vody, systém země/voda (vzduch), - zdrojem tepla je energie obsažená v půdě), a vzduch/voda (vzduch) - tepelná energie je získávána z okolního vzduchu. Nejběžnějšími typy jsou:
Voda-voda
Jako primární zdroj používají vodu, hlavně v případě podzemní vody (spodní voda má poměrně konstantní teplotu mezi 7 a 12 °C) mohou dosahovat vysoké efektivnosti a patří k nejúčinnějším systémům tepelných čerpadel a topný faktor dosahuje až hodnoty 7,3. Je však možné použít i jiné vodní zdroje jako je říční, nebo rybniční voda (má ale podstatně nižší teplotu a je riziko, že za mrazu mohou malé toky zamrznout). Obvyklé řešení je výměník z plastových trubek ponořený pod hladinu, kterým protéká nemrznoucí směs. Jinou možností je odpadní voda z průmyslu nebo čistírny odpadních vod (teplota vody je obvykle mezi 15 a 25 °C).
Vzduch-voda
Předností je snadná a rychlá instalace. Moderní zařízení tohoto typu pracují spolehlivě i při velmi nízkých venkovních teplotách a umožňují topit i při venkovní teplotě až -30°C ! Používá se v případě, kdy není k dispozici dostatek vody, nebo není k dispozici pozemek potřebné velikosti či nelze vrtat do země Nejvíce se používají tzv.dělené (split) systémy - tepelná čerpadla členěná na vnější a vnitřní jednotku.
Země-vzduch
Zemní výměníky využívají akumulovanou energii slunečního záření absorbovanou zemským povrchem. Mohou být uspořádány horizontálně, nebo vertikálně jako zemní sondy.
Nejčastějším způsobem je získávání energie z vrtů. Vyžaduje hloubkové vrty o průměru 130 - 250 mm, do nichž je uložena potrubní smyčka v níž cirkuluje nemrznoucí směs. Podle typu složení půdy lze z 1 m vrtu získat od 30 - 100 W energie. Hloubka vrtu je úměrná velikosti tepelného čerpadla, pokud je potřeba dosáhnout většího tepelného výkonu, odebírá se teplo z více vrtů. Místo jednoho velmi hlubokého vrtu, který by byl technicky náročný se obvykle provádí několik mělčích o stejné celkové délce v dostatečné vzdálenosti od sebe (min. 5 m), aby se vzájemně neovlivňovaly V pevných horninách lze dosáhnout měrného výkonu kolem 55 W na 1 m hloubky vrtu (ve skále i 80 W/m), v suchých usazeninách je tento parametr výrazně nižší, čini cca 30 W na metr. Dalším typem řešení je horizontální kolektor - tuto technologii lze s výhodou využít např. v případě, že se provádějí zemní práce. Do tzv. nezámrzné hloubky, pod 1,5 metru (v hloubce 1,5 -1,8m je země celoroční teplá od 6 až 10°C) se do země ul oží jímač tepla z plastových trubek, jehož velikost plochy je 2 - 3 násobkem vytápěné plochy. U plošných kolektorů je dosahován topný faktor od 4,7 - 5,2 při teplotě 5/35°C, z 1 m čtverečního lze získa t od 10 - 35 W energie
Hloubkový vrt má minimální nároky na rozsah pozemku, ale je nákladnějším řešením kvůli vrtacím pracím, výkopy topí obdobně jako hlubinné vrty, výhodou je výrazně nižší investice, vyžadují ale větší plochu.
Země-voda
Konstrukčně jsou tato tepelná čerpadla, téměř shodná s tepelnými čerpadly voda - voda. Velikost zemních výměníků závisí na chladicím výkonu tepelného čerpadla a tepelné vydatností půdy. Z 1 m2 plochy lze získat 10 - 35 W energie, vyšší hodnota je docilována u vlhké půdy.
Vzduch-vzduch
Řešení dostupné i tam, kde ostatní varianty tepelných čerpadel nelze z různých důvodů uplatnit. Výhodou jsou relativně nízké pořizovací náklady a dobrá účinnost, jeho hlavní nevýhodou je však nízká teplota právě v době, kdy je potřeba nejvíce topit. V poslední době se však díky technologicky vyspělým kompresorům systému SCROLL podařilo vyvinout tepelná čerpadla funkční i za nízkých teplot, nicméně vzduch jako zdroj tepla vykazuje stále horší parametry než ostatní řešení tepelných čerpadel. Zásadní slabinou vzduchových jímačů tepla je provoz v okolí nulových teplot, kdy se tvoří námraza, kterou je nutno odstraňovat odtáváním.
Hybridní tepelné čerpadlo
Zajímavým a atraktivním technologickým řešením je tzv. hybridní čerpadlo, které lze s výhodou využít v případě, kdy je k dispozici nízkopotenciální i odpadní teplo z různých technologických pochodů (TP) a zařízení, které vyžadují chlazení. Vzhledem k tomu, že úroveň odpadního tepla je zpravidla výrazně vyšší než tepla přírodního, je jeho využití pro tepelné čerpadlo energeticky velice výhodné. Hybridní čerpadlo je opatřeno třemi výměníky tepla, z nichž jeden pracuje s chladicím médiem, druhý s topným médiem a třetí s okolním vzduchem. Hybridní tepelné čerpadlo dokáže pracovat v různých provozních režimech ("voda-vzduch", "voda-voda", či "vzduch-voda"), a podle potřeby zajišťuje vytápění nebo chlazení objektu, případně kombinaci obojího.
Zdroj:Technik
Sdílet článek na sociálních sítích
