Monitoring tepelného čerpadla

Porovnávat nízkopotenciální zdroje tepla - plošný kolektor, vrt - a odpadní jímku, a to z hlediska krátkodobého provozu (během jednoho cyklu spuštění tepelného čerpadla) i dlouhodobého provozu (během topné sezóny) bylo cílem projektu monitorování tepelného čerpadla (TČ) země-voda, který realizovala společnost Somatherm, spol. s r.o., během jedné otopné sezóny. Sledovalo se získání údajů pro využití k racionálním návrhům TČ, ale i propagace ekologických pokrokových technologií.

Jednotlivé nízkopotenciální zdroje byly záměrně poddimenzovány, aby bylo možné je lépe hodnotit v extrémních podmínkách provozu. Instalace tepelného čerpadla v RD bylo bez doplňkového zdroje v systému ÚT, dotápění se zajistilo krbovými kamny, které mohou pokrýt zhruba 30 % tepelných ztrát objektu.

SBĚR DAT

Během topné sezóny byly odečítány následující hodnoty:

- teplo dodávané do objektu a teploty sekundární přívodní a zpětné vody (kalor. měřič),

- příkon tepelného čerpadla a doba chodu kompresoru,

- přívodní a zpětné teploty jednotlivých větví primárních okruhů,

- vodoměry na jednotlivých větvích primárních okruhů,

- venkovní teplota.

Veškerá data byla každou minutu odečítána a ukládána na PC s programovým vybavením CONTROLWEB a přibližně jednou až dvakrát denně byly některé okamžité odečty posílány na internet.

Okamžité výkony jednotlivých nízkopotenciálních zdrojů byly vypočteny z tepelného spádu jednotlivých větví a průtoků (průtoky jednotlivých větví jsou odlišné, avšak konstantní).

Měsíční a denní spotřeba energie na vytápění je ovlivněna jak venkovní teplotou, tak intenzitou dotápění krbovými kamny a provozem objektu (útlumy).

Výtěžnost jednotlivých větví je dána dimenzováním. Je tedy třeba porovnávat výtěžnost na jednotku (např. m2 plošného kolektoru, metr hloubky vrtu apod.), popř. na pořizovací cenu této jednotky.

PLOŠNÝ KOLEKTOR

Vzhledem k podmínkám byl použit plošný kolektor pouze na ploše kolem 55 m2. V běžných cenách činí pořizovací náklady na kolektor tohoto rozsahu zhruba 15 až 20 tis. Kč. Výtěžnost plošného kolektoru za topnou sezónu byla asi 5700 kWh, nejvyšší okamžité hodnoty činily 3400 W, nejnižší 1400 W při několikahodinovém provozu v nejnepříznivějších podmínkách (tj. asi 25 - 60 W/m2).

Nehledě na velké ochlazení vykazoval plošný kolektor z dlouhodobého hlediska poměrně velkou stabilitu - znatelný pokles nastal v měsících leden, únor, s mírnou regenerací v březnu (tato regenerace je dána jak celkovým oteplením a dešti, tak snížením doby chodu čerpadla).

Z krátkodobého hlediska je pokles výkonu plošného kolektoru znatelnější. V počátcích otopného období je vykázán pokles výtěžnosti po 40 minutách provozu až na 50 %.

Během topné sezóny ani po ní se neprojevily žádné následky na okolní vegetaci.

VÝTĚŽNOST VRTU

Součástí porovnávaných nízkoteplotních zdrojů byl proveden vrt o hloubce 40 m. Podzemní voda sahá asi 15 m pod povrch. V běžných cenách činí pořizovací náklady na vrt tohoto rozsahu kolem 35 tis. Kč. Výtěžnost vrtu za topnou sezónu byla přibližně 7700 kWh, nejvyšší okamžité hodnoty činily 3500 W, nejnižší 1900 W (asi 50 - 90 W/m).

Vrt vykazoval poměrně velkou stabilitu jak z krátkodobého hlediska (maximální poklesy během jednotlivých cyklů činily 75 %), tak zejména z dlouhodobého hlediska.

ODPADNÍ JÍMKA

Ojedinělou součástí porovnávaných nízkoteplotních zdrojů je odpadní jímka, asi 40 m3, ve které je instalován výměník tepla (PE potrubí). Pořizovací náklady na instalaci výměníku činily zhruba 15 tis. Kč.

Výtěžnost odpadní jímky za topnou sezónu byla kolem 7400 kWh, nejvyšší okamžité hodnoty 4200 W, nejnižší 1700 W.

Přes velkou stabilitu z krátkodobého pohledu vykazovala jímka z dlouhodobého hlediska špatnou schopnost regenerace (je to přičítáno zejména vlivu velkého ochlazování a omezení hnilobných procesů).

ZHODNOCENÍ

Při porovnání jednotlivých nízkopotenciálních zdrojů z hlediska pořizovacích nákladů a jejich celkové roční výtěžnosti i minimální okamžité výtěžnosti se jeví nejvýhodnější odpadní jímka, dále plošný kolektor a na posledním místě vrt. Možnosti odpadní jímky jsou však limitovány její velikostí a množstvím osob v objektu (její význam je navíc v praxi omezen, jestliže je objekt napojen na kanalizační řad). Plošný kolektor je omezen především velikostí pozemku a "ochotou" provádět plošné zemní práce v případě dokončených zahradních úprav.

U vrtů je díky velké stabilitě dosahováno příznivějších teplot a tím pádem vyššího topného faktoru tepelného čerpadla, avšak zpravidla mnohem vyšší investiční náročnost vrtů není touto výhodou kompenzována.

AUTOR: Ing. Radomír Drozd