Tepelná čerpadla s dvojím účinkem: Zajištění správného dimenzování | Chlazení Certifikace Eurovent Certita

Dvojčinná tepelná čerpadla zajišťují vytápění a hygienickou přípravu teplé vody. Mohou být instalovány jak v novostavbě, tak při rekonstrukci bytového domu, nahrazující konvenčnější topné zařízení. Jeho implementaci by měla provádět kvalifikovaná osoba, protože správná kalibrace systému je klíčem k výkonu.

Od roku 2013, kdy jsou zohledněny v RT 2012, jsou dvojčinná tepelná čerpadla vyvíjena stále více. Nabízejí mnoho výhod: úspora místa a instalace v užších prostorech díky kompaktnosti zařízení, která poskytuje dvě funkce; omezené investice v důsledku přidání druhého aktu; jednu servisní smlouvu.

Pokud jde o výběr zařízení, certifikace NF pro tepelná čerpadla zajišťuje, že zařízení splňuje současné normy a také splňuje minimální požadavky. Od roku 2015 navíc všechna topná zařízení podléhají energetickému štítkování. V případě dvojčinného tepelného čerpadla má dva sloupce: jeden pro energetickou účinnost režimu vytápění a druhý pro energetickou účinnost režimu přípravy teplé vody.

Profesionální instalační technik, ideálně kvalifikovaný společností RGE*, vám bude také schopen pomoci s tímto výběrem, přičemž vezme v úvahu specifické vlastnosti vašeho domova. V červnu 2014 vydal program RAGE (Rules of Grenelle Environment) odborná doporučení pro návrh, dimenzování, realizaci, údržbu a konzervaci takového zařízení.

Řešení přizpůsobené každému případu

Pokud lze tato zařízení snadno používat, je to provedeno vyvážením potřeb vytápění a teplé vody. Výpočet objemu teplovodního kotle musí být proveden v návaznosti na skutečné potřeby domova, aby byla uspokojena poptávka. Tímto způsobem bude řešení přizpůsobeno každému případu. Pokud je například nový dům obzvláště dobře izolován, bude potřeba teplé vody vyšší než potřeba vytápění: lze pak prozkoumat přepojování dodávky teplé vody. Na druhou stranu v rekonstruovaném bytovém fondu lze instalovat dvojčinné tepelné čerpadlo jako kotel pro vytápění a nahrazující výrobu teplé vody. V oblastech s drsným klimatem může být účinnost systému dvojčinného tepelného čerpadla snížena, protože upřednostněním výroby teplé vody může snížit tepelný komfort uvnitř domu. Může být vyžadováno dodatečné vytápění.

Význam regulace

Nejběžnějším systémem dvojčinného tepelného čerpadla je distribuce vody opouštějící kondenzátor tepelného čerpadla buď do topného okruhu nebo do kotle, aby se vyrobila hygienická teplá voda. Tento přepínač mezi dvěma funkcemi je ovládán touto regulací, ovládanou třícestným ventilem. Nekoordinovaný provoz tepelného čerpadla tak dává přednost výrobě teplé vody v noci, kdy se snižuje potřeba vytápění a klesá cena za kWh. Tento režim provozu je zajímavý tím, že je snazší přerušit vytápění na noc, ale zároveň vyžaduje velkou kapacitu pro uložení potřebného objemu teplé vody. Ohřev teplé vody může také reagovat na dva různé pokyny: například 55 °C v noci a 40 °C ve zbývajícím čase. Některá zařízení fungují na principu všechno nebo nic, zatímco jiná fungují na základě proměnné rychlosti. Ty jsou vybaveny především kompresorem s elektronickým kolísáním otáček (invertorová technologie). Je to instalatér, kdo rozhodne o nejlepším řešení pro řízení špičky potřeby teplé vody během ranních, poledních a večerních hodin.

Dvě velké skupiny dvojčinných tepelných čerpadel

Existují dvě velké skupiny dvojčinných tepelných čerpadel: externí tepelné čerpadlo vzduch/voda v jedné jednotce; tepelná čerpadla na vertikálních tepelných sondách, na horizontálních zakopaných sondách nebo na vodní hladině.

Oddělení termodynamického stroje a horkovodního kotle může poskytnout větší prostor při umístění a kalibraci tohoto kotle. Doporučuje se instalovat co nejblíže k místu použití, minimalizovat délku potrubí mezi zásobníkem teplé vody a místem použití, omezit úniky teplot, riziko bakterií legionella a také čekací dobu u kohoutky. Kromě toho se doporučuje neprovádět uzavřené práce na rozvodu hygienické teplé vody: při vysoké spotřebě energie tato technika ničí i nánosy v teplovodním kotli.

Omezení rizika tepelné nepohody

Pokud jde o výkon tepelného čerpadla, bude stanoven pouze v závislosti na potřebách vytápění a ztrátách obydlí, aby tento výkon nezpůsoboval tepelnou nepohodu osobám v místnosti při přerušení ohřevu vzduchu při výrobě horkou vodu.

Pravidla Rage jsou tabulky užitečné pro odhad potřebné doby ohřevu vody na základě průměrné hodnoty ohřevu čerpadla a výkonu kotle při různých scénářích řízení s nebo bez dodatečného odporu.

Například některá venkovní čerpadla vzduch/voda budou v nejchladnějších dnech ohřívat hygienickou teplou vodu pouze prostřednictvím elektrického odporu integrovaného do kotle, aby se omezilo riziko tepelné nepohody. Zbytek času při ohřevu teplé vody v případě potřeby může být topné zařízení automaticky ohříváno v závislosti na okolní teplotě.

Katalog tepelných čerpadel EnergyLEX.

Níže jsou uvedeny hlavní modely tepelných čerpadel, jejich funkčnost a rozdíly a pokud kliknete na odkaz s podrobným popisem, tak i technické specifikace.

Tepelná čerpadla EnergyLEX Access.

Přístupová řada

Řada tepelných čerpadel pouze pro ohřev chladicí kapaliny topného systému.

Taková tepelná čerpadla jsou vhodná pro malý dům s dočasným bydlením (víkenní dům). Ohřev teplé vody (v případě potřeby) bude zajištěn elektrickým kotlem.

• Ohřev chladicí kapaliny na 55 stupňů.
• V tepelném čerpadle je již zabudována minimální sada automatizace.
• Jednofázové napájení 220 voltů.
• Nízké těleso. Lze instalovat na modely Simple a Smart a sloužit jako druhý stupeň kaskády ve výkonných instalacích.

Kompletní sada tepelných čerpadel řady Access:

• Rotační kompresor Siam.
• Regulátor ohřevu chladicí kapaliny Danfoss.
• Deskové výměníky tepla Danfoss.
• Vestavěné jističe a relé pro oběhová čerpadla v tepelném čerpadle.

Tepelná čerpadla EnergyLEX Simple.

Jednoduchá série

Řada tepelných čerpadel pro ohřev topného média a ohřev teplé vody.

Vhodné pro trvalé bydlení, s režimem ohřevu teplé vody v nepřímém topném kotli.

• Ohřev chladicí kapaliny na 60 stupňů
• Funkce předehřívání pro rychlý ohřev teplé vody.
• Plynulý start (soft start) pro odlehčení elektrické sítě.
• Jednofázové nebo třífázové připojení pro modely do 13 kW, poté pouze třífázové připojení.

Tepelná čerpadla této řady jsou jednoduchá a spolehlivá. Provozní režim kompresoru je „start-stop“, což znamená, že když teplota klesne pod prahovou hodnotu nastavenou na regulátoru, kompresor se spustí, ohřeje topný systém a vypne se.

Chladicí modul tepelných čerpadel této řady je vybaven vložkami tlumícími vibrace, které snižují vibrace přenášené na plášť. Díky tomu se vibrace z kompresoru nepřenášejí do potrubí topného systému, což minimalizuje hluk produkovaný tepelným čerpadlem jako celkem.

Kompletní sada tepelných čerpadel řady Simple:

• Průmyslový spirálový kompresor Danfoss.
• Spolehlivá průmyslová automatizace Danfoss.
• Vysoce kvalitní deskové výměníky tepla Danfoss vyrobené s využitím mikrokanálové technologie – MPHE.
• Měkký start pro řízení kompresoru.
• Vestavěné jističe a relé pro oběhová čerpadla v tepelném čerpadle.

Tepelná čerpadla EnergyLEX Smart.

Inteligentní řada

Řada vysoce účinných invertorových tepelných čerpadel pro ohřev chladicí kapaliny topného systému, ohřev teplé vody a chlazení chladicí kapaliny (volitelné).

Taková tepelná čerpadla jsou vhodná pro trvalé bydlení, ohřívají teplou vodu a mají také výkonovou rezervu.

• Ohřev chladicí kapaliny na 65 stupňů.
• Funkce předehřívání pro rychlý ohřev teplé vody.
• Plynulá regulace výkonu a žádné rozběhové proudy.
• Režim zvýšení topného výkonu o 20 % nad jmenovitý výkon (nucený provozní režim). Použití takového režimu poskytuje výkonovou rezervu.
• Režim snížení topného výkonu o 50 % pod nominální hodnotu pro úsporu elektřiny.
• Denní/noční režim pro práci s dvoutarifním elektroměrem a snížení nákladů na vytápění.
• Možnost připojení modulu vzdálený přístup pro ovládání z chytrého telefonu.
• Možnost připojení chladicí funkce.
• Jednofázové a třífázové připojení. Jednofázové provedení do 25 kW dle potřeby.

Tepelná čerpadla této řady mají ve srovnání s předchozími modely nejširší možnosti. (Smart z angličtiny – chytrý). Automatické přizpůsobení topného výkonu topnému systému, režim “boost”, možnost doplnění funkcí chlazení/klimatizace, dálkové ovládání. Práce podle plánu a mnoho dalšího.

Díky inteligentnímu řídicímu systému jsou účinnější než tepelná čerpadla řady Simple a mají nejbohatší výbavu z celé modelové řady.

Kompletní sada tepelných čerpadel řady Smart:

• Regulátor tepelného čerpadla s grafickým rozhraním. Snadné ovládání, kompletně v ruštině.
• Průmyslový spirálový kompresor Danfoss.
• Vysoce kvalitní deskové výměníky tepla Danfoss vyrobené s využitím mikrokanálové technologie – MPHE.
• Zvětšený výparníkový výměník tepla pro provoz ve vysokém výkonu.
• Frekvenční měnič pro regulaci otáček kompresoru. Použití měniče umožňuje plynulý start kompresoru, odstraňování rozběhových proudů do domácí elektrické sítě a také změnu výkonu kompresoru, a to jak pod jmenovitým výkonem (režim nízkého výkonu), tak nad jmenovitým výkonem (režim vysokého výkonu).
• Funkce pro regulaci ohřevu teplé užitkové vody (TUV).
• Vestavěný stykač pro ovládání přídavného ohřívače kotle (topné těleso pro dohřev vody nebo antibakteriální úpravu vnitřního povrchu kotle).
• Vestavěný výkonový stykač pro ovládání externího elektrického kotle nebo druhého zdroje tepla.
• Vestavěná relé a jističe pro připojení externích oběhových čerpadel geotermálního okruhu, topného systému, nabíjení tepelného výměníku kotle)
• Další možnost – chlazení. Ve fázi montáže je v tepelném čerpadle instalován reverzní ventil, který umožňuje změnit směr proudění chladiva. Po výběru režimu “chlazení” na ovládacím panelu tepelné čerpadlo ochladí chladivo topného systému.
• Nastavení režimů „Den“ a „Noc“ pro práci s dvoutarifním měřením elektřiny a také režimu „ECONom“ pro udržení nižší teploty v domě, když v něm nejsou lidé.
• Další možností je dálkové ovládání topného systému.

Tepelná čerpadla EnergyLEX Smart HT.

Řada Smart HT

Řada vysoce účinných invertorových vysokoteplotních tepelných čerpadel pro ohřev chladicí kapaliny topného systému, ohřev teplé vody a chlazení chladicí kapaliny (volitelné).

Hlavním účelem této řady je ohřev topného systému, který se skládá převážně z topných radiátorů.

Taková tepelná čerpadla mají všechny možnosti řady Smart, ale mají drobné změny v designu a další chladivo – R134a. Použití kompresorů s vysokým objemovým výkonem a chladiva R134a umožňuje ohřev chladiva na 75 stupňů.

• Ohřev chladicí kapaliny na 75 stupňů.
• Funkce předehřívání pro rychlý ohřev teplé vody.
• Plynulá regulace výkonu a žádné rozběhové proudy.
• Režim zvýšení topného výkonu o 20 % nad jmenovitý výkon (nucený provozní režim). Použití takového režimu poskytuje výkonovou rezervu.
• Režim snížení topného výkonu o 50 % pod nominální hodnotu pro úsporu elektřiny.
• Denní/noční režim pro práci s dvoutarifním elektroměrem a snížení nákladů na vytápění.
• Možnost připojení modulu vzdálený přístup pro ovládání z chytrého telefonu.
• Možnost připojení chladicí funkce.
• Jednofázové a třífázové připojení. Jednofázové provedení až do 25 kW v případě potřeby. Kompletní sada tepelných čerpadel řady Smart HT:
• Regulátor tepelného čerpadla s grafickým rozhraním. Snadné ovládání, kompletně v ruštině.
• Průmyslový scroll kompresor Danfoss se zvýšeným objemovým výkonem pro provoz s chladivem R134a/
• Vysoce kvalitní deskové výměníky tepla Danfoss vyrobené s využitím mikrokanálové technologie – MPHE.
• Zvětšený výparníkový výměník tepla pro provoz ve vysokém výkonu.
• Frekvenční měnič pro regulaci otáček kompresoru. Použití měniče umožňuje plynulý start kompresoru, odstraňování rozběhových proudů do domácí elektrické sítě a také změnu výkonu kompresoru, a to jak pod jmenovitým výkonem (režim nízkého výkonu), tak nad jmenovitým výkonem (režim vysokého výkonu).
• Funkce pro regulaci ohřevu teplé užitkové vody (TUV).
• Vestavěný stykač pro ovládání přídavného ohřívače kotle (topné těleso pro dohřev vody nebo antibakteriální úpravu vnitřního povrchu kotle).
• Vestavěný výkonový stykač pro ovládání externího elektrického kotle nebo druhého zdroje tepla.
• Vestavěná relé a jističe pro připojení externích oběhových čerpadel geotermálního okruhu, topného systému, nabíjení tepelného výměníku kotle)
• Další možnost – chlazení. Ve fázi montáže je v tepelném čerpadle instalován reverzní ventil, který umožňuje změnit směr proudění chladiva. Po výběru režimu “chlazení” na ovládacím panelu tepelné čerpadlo ochladí chladivo topného systému.
• Nastavení režimů „Den“ a „Noc“ pro práci s dvoutarifním měřením elektřiny a také režimu „ECONom“ pro udržení nižší teploty v domě, když v něm nejsou lidé.
• Další možností je dálkové ovládání topného systému.

Co je to tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo je zařízení pro vytápění topného systému, které umožňuje vytápět dům s velmi nízkými náklady. Konstrukčně se skládá z válcového tělesa, uvnitř kterého se nachází kompresor a dva deskové výměníky tepla. Na přední straně se nachází ovládací panel s tlačítky pro změnu nastavení požadované teploty v domě, teploty ohřevu teplé vody a u některých modelů i teploty, na kterou je třeba vzduch ochladit v režimu chlazení. Nastavené teploty jsou řízeny automaticky a během provozu nevyžadují lidský zásah.

Tepelné čerpadlo je instalováno v kotelně, kde je k němu připojen systém vytápění domu a hlavní potrubí z geotermálního okruhu. Pro někoho je jednodušší nazývat tepelné čerpadlo kotlem, i když to není zcela správné, v tepelném čerpadle nedochází k žádnému „spalovacímu“ procesu jako takovému.

Hlavním důvodem, proč se instaluje tepelné čerpadlo, je dosažení nízkých nákladů na vytápění a ohřev teplé vody.

Princip činnosti tepelného čerpadla.

Video o tepelných čerpadlech. Kievnauchfilm 1986.

Tepelné čerpadlo je v podstatě chladicí stroj neboli lednička. V každé domácí ledničce se nachází výparník – mrazák a kondenzátor – zadní stěna ledničky s černou mřížkou, a také kompresor. Když lednička běží, mrazák se chladí a zadní stěna ledničky se zahřívá, čímž předává teplo vzduchu v místnosti. To se děje proto, že kompresor pumpuje chladivo trubicemi mrazničky, ochlazuje ho a přenáší ho do trubic umístěných na zadní stěně ledničky, kde je ohřívá.

Lednička je nejjednodušší tepelné čerpadlo.

Princip fungování ledničky a tepelného čerpadla je naprosto stejný – přenos tepla z výparníku do kondenzátoru, pouze “mrazák” tepelného čerpadla bude umístěn mimo dům a bude chladit obrovské množství půdy, přičemž odebírá teplo nahromaděné během teplého období roku a předává ho do topného systému domu. Po prvních teplých jarních deštích se teplo v půdě obnoví a je opět připraveno k použití. Toto je samozřejmě velmi zjednodušené vysvětlení, ale pro první seznámení s principem fungování je zcela dostačující.

Obrázek ukazuje umístění studeného okruhu připojeného k výparníku a teplého okruhu tepelného čerpadla připojeného ke kondenzátoru.

Teplý okruh je systém vytápění domu sestávající z „teplých podlah“, topných radiátorů nebo fan coilů. Součástí teplého okruhu bude také kotel pro ohřev teplé užitkové vody.

Studená smyčka se také nazývá geotermální smyčka, primární smyčka nebo smyčka zdroje tepla pro tepelné čerpadlo. Všechny tyto názvy jsou správné, ale samotné geotermální smyčky se liší svým provedením, náklady na realizaci a možností aplikace na konkrétním pozemku.

Proč je nutné instalovat tepelné čerpadlo a co nám to nabízí?

Samotný název topného zařízení „tepelné čerpadlo“ říká, že se jedná o čerpadlo, které čerpá teplo, a to je pravda. Zdrojem hlavního tepla je teplá půda. Tepelné čerpadlo, ochlazující půdu, „čerpá“ teplo do domu. Pro takové čerpání kompresor tepelného čerpadla spotřebovává elektřinu, ale nejzajímavější je, že:

— tepelné čerpadlo spotřebuje 1 kW elektrické energie v důsledku ochlazování půdy a do topného systému domu dodá 4 až 5 kW tepla.

Hlavní charakteristikou tepelného čerpadla je konverzní koeficient neboli COP – z anglického Coefficient of performance (coefficient výkonu) – ukazující, kolik tepelné energie lze získat spotřebou 1 kW elektřiny. Tento koeficient bude záviset na několika parametrech, ale jeho průměrná hodnota je asi 4.

Například tepelné čerpadlo má konverzní faktor 4, pak na každý 1 kW elektřiny vynaložené na kompresor odebere další 3 kW tepelné energie ze země, takže do topného systému vstoupí 4 kW tepelné energie. Ukazuje se, že za každé 4 kW tepelné energie, které vstoupí do topného systému domu, stačí zaplatit pouze za 1 kW.

Při ceně elektřiny okolo 4 rublů za 1 kW*h se ukazuje, že náklady na 1 kW tepla použitého k vytápění domu budou velmi nízké, respektive 4krát nižší než náklady na elektřinu, tedy pouze 1 rubl.

Pro srovnání, náklady na 1 kW získaného tepla:

• při spalování 1 litru motorové nafty = 4.85 rublů.
• při spalování směsi propan-butan z plynové nádrže = 3.95 rublů.
• s přímým ohřevem elektrickým kotlem = 4 rubly.
• při spalování hlavního plynu = 0.84 rublů.

Vlastnosti provozu a teplotní podmínky.

Každé topné zařízení nebo zdroj tepla (kotel) má své vlastní charakteristiky a provozní režimy nastavené výrobcem. Jedná se především o teplotní provozní režimy, které je umožňují rozdělit do několika typů:

• Vysokoteplotní zdroje tepla
• Nízkoteplotní zdroje tepla

Mezi vysokoteplotní zdroje patří všechny kotle, u kterých dochází k procesu spalování při jmenovité teplotě přívodu chladiva do topného systému 80 stupňů. Jedná se o kotle na tuhá paliva na uhlí nebo dřevo, plynové kotle, kotle na pelety, elektrické kotle. Silný pokles přívodní teploty nebo teploty topeniště u takových kotlů negativně ovlivňuje účinnost provozu a někdy je prostě nepřijatelný, například u kotlů s litinovým topeništěm.

Nízkoteplotní zdroje tepla mají jmenovitou teplotu přívodu do topného systému okolo 45 stupňů. Jedná se o plynové kondenzační kotle a tepelná čerpadla. U těchto topných zařízení má zvýšení teploty nad jmenovitou negativní vliv na účinnost provozu, její snížení však naopak účinnost zvyšuje.

Tepelné čerpadlo je nízkoteplotní zdroj tepla a čím nižší je teplota chladiva přiváděného do topného systému, tím vyšší je konverzní faktor (COP) tepelného čerpadla. Naše řada tepelných čerpadel zahrnuje řadu Smart HT, která dokáže ohřát chladivo až na 75 stupňů, ale neustálé používání tepelného čerpadla na této teplotě konverzní faktor výrazně sníží a v podstatě se z něj stane drahý elektrický kotel.

Je to úplně jiná věc, pokud se jedná o vzácné ohřevy na maximální teploty, například při ohřevu vody v nepřímém topném kotli, pak se tepelné čerpadlo po dokončení ohřevu vody přepne do režimu ohřevu topného systému s teplotou přívodu 45 stupňů, což bude pro něj optimální provozní režim.

Další možností správného použití vysokoteplotního tepelného čerpadla řady Smart HT je práce s radiátorovým topným systémem. Vysoké teploty vytápění budou potřebné pouze v nejsilnějších mrazech a po zbytek času budou teploty vytápění chladicí kapaliny nižší, a proto bude konverzní faktor po většinu času na dostatečné úrovni.