Tepelná izolace do šikmých střech – komplexní průvodce tepelnými čerpadly

Tepelná čerpadla jsou zařízení, která na své primární straně odnímají teplo z jedné teplonosné látky (vody, vzduchu nebo země) s nižší teplotou a převádějí ho na své sekundární straně do jiné teplonosné látky (vzduch, voda) s vyšší teplotou. Jsou první volbou pro ty, kteří chtějí snížit své účty za vytápění a vyrábět teplo ekologičtějším způsobem. Koneckonců, životní prostředí poskytuje vytápění tepelným čerpadlem neomezený a bezplatný přísun potřebné energie. Tento plnohodnotný topný systém potřebuje pro pohon a čerpadlo jen velmi málo energie, aby bylo možné tuto energii využít. Tepelná čerpadla jsou v posledních letech čím dál oblíbenější. Jsou moderní, bezobslužná, využívají obnovitelné zdroje energie a dají se vzdáleně ovládat a monitorovat.

Princip činnosti tepelných čerpadel

Tepelné čerpadlo pracuje na jednoduchém principu a je úžasně účinné. Zjednodušeně řečeno, funguje jako lednička - ale obráceně. K tomu, aby došlo k transportu tepelné energie z prostředí o nižší teplotě do prostředí s teplotou vyšší, tedy opačným směrem, než tento proces probíhá samovolně v přírodě, musíme dodat energii. Nejčastěji jde o elektrickou energii pro elektromotor pohánějící kompresor v tepelném čerpadle, případně plyn pro plynový motor, nebo tepelnou energii na podporu procesů probíhajících v sorpčním materiálu.

Konstrukce chladivového okruhu je pro účinnost tepelného čerpadla rozhodující. K výrobě tepla se odebírá tepelná energie z okolního prostředí a využívá se k odpařování chladiva, které vře při nízké teplotě. Elektricky poháněný kompresor takto vzniklý plyn stlačuje a zvyšuje jeho teplotu na vyšší úroveň. Výměník tepla přenáší energii z ohřátého plynu do topného okruhu. Chladivo, které je stále pod tlakem, opět kondenzuje a expanduje v expanzním ventilu. Teplota přitom prudce klesá.

Množství tepla získané z venkovního prostředí pomocí výparníku se přitom zvyšuje o teplo, na které se v kompresoru mění hnací elektrická energie. Součtová hodnota těchto dílčích složek je výsledné teplo využitelné pro vytápění. Výhradní předností tepelného čerpadla oproti jiným zdrojům tepla je vysoký poměr energie dodané do budovy k odebrané z elektrické rozvodné sítě. Použitím 1 kWh elektrické energie na pohon kompresoru dodá tepelné čerpadlo 3 až 5 kWh tepla do objektu.

Druhy tepelných čerpadel a jejich zdroje tepla

Tepelná čerpadla využívají k vytápění místností a vody energii z okolního prostředí. K tomu je třeba využívat různé zdroje. Nejlepší zdroj tepla pro tepelné čerpadlo v každém jednotlivém případě závisí na místních podmínkách a potřebě tepla. Tepelná čerpadla se hodí do staršího domu, novostavby i pasivního domu.

Čtěte také: Zvýšení tepelného komfortu v podkroví

Tepelná čerpadla vzduch/voda

Vzduch je k dispozici všude a je zdarma. Kromě toho okolní vzduch vždy obsahuje teplo - i když je venku chladno. Spodní, fyzikální hranice teploty je -273,15 stupňů Celsia. To znamená, že jakákoli teplota nad touto hodnotou stále obsahuje tepelnou energii, kterou lze využít. I když by to teoreticky mohlo být možné, hospodárného provozu se tepelným čerpadlem vzduch/voda lze dosáhnout pouze do teploty kolem -20 stupňů Celsia. Tepelné čerpadlo lze umístit jak v interiéru, tak v exteriéru. V ČR nejčastěji instalovaná tepelná čerpadla typu vzduch-voda pracují na principu přenosu tepla z venkovního vzduchu do otopné vody. Nízké venkovní teploty kladou na tepelné čerpadlo typu vzduch-voda vysoké nároky, kvalitní tepelné čerpadlo je ale pro provoz v mrazivých dnech konstruováno a řádně otestováno, a to jak ve zkušební laboratoři, tak v reálném provozu. Vzduchová tepelná čerpadla se vyznačují tichým provozem.

Tepelná čerpadla země/voda

V zemi dřímá obrovské množství energie, která je téměř nevyčerpatelná. Tento zdroj tepla se může pochlubit relativně vysokou a stálou teplotou. Tyto teploty začínají v hloubce přibližně 10 metrů a zůstávají poměrně vysoké i po celou zimu. S rostoucí hloubkou se zvyšují teploty a s nimi i množství tepelné energie. Existují dva běžné způsoby dodávání tepla pro tepelné čerpadlo:

• Geotermální kolektory: Plošné a výkopové kolektory nebo rohože pohlcující energii jsou položeny v blízkosti povrchu a na své velké ploše pohlcují tepelnou energii, aby ji následně předaly tepelnému čerpadlu.
• Geotermální sondy: Zapouštějí se do země svisle nebo pod úhlem a odebírají tepelnou energii z hloubky 40 až 100 metrů.

Ve srovnání se vzduchovými tepelnými čerpadly dosahují tepelná čerpadla země/voda obecně vyšší účinnosti, a to bez ohledu na způsob získávání tepla. Na druhou stranu je náročnost plánování vyšší kvůli velkému množství potřebného prostoru nebo úřednímu schválení.

Tepelná čerpadla voda/voda

Podzemní voda je také vynikající zásobárnou energie, protože po celý rok poskytuje stálou teplotu přes deset stupňů Celsia. Aby bylo možné tepelnou energii využívat, je zapotřebí systém vrtů sestávající z výtlačných a vratných studní. Klíčovým aspektem při plánování tohoto druhu tepelného čerpadla je ochrana vody. Za určitých okolností mohou příslušné orgány odmítnout udělit souhlas s tepelným čerpadlem voda/voda. Ale ani v oblastech, kde je systém se studnou povolen, to automaticky neznamená hospodárný provoz. Složení vody má totiž rozhodující vliv na bezproblémový a efektivní provoz tepelného čerpadla.

Tepelná čerpadla pro ohřev teplé vody

Tepelné čerpadlo pro ohřev teplé vody se používá pouze pro ohřev teplé vody. Jako zdroj tepla lze použít jak recirkulační, tak odváděný vzduch. Pokud tepelné čerpadlo pro ohřev TV využívá jako zdroj tepla recirkulační vzduch, zároveň místnost odvlhčuje, a tím ji chrání před rizikem vzniku plísní. Pokud je naopak připojeno ke stávajícímu systému rozvodu vzduchu, může dokonce řízeně větrat místnosti. Aby nedocházelo k podtlaku, je zapotřebí aktivní větrací vzduchové potrubí.

Čtěte také: Produkty Isover pro zateplení

Zásobník ledu

Koncepce zásobníku ledu kombinuje energii ze vzduchu a geotermální energii a jako zdroj tepla může využívat i sluneční záření. Systém zásobníků ledu je vhodný pro všechny budovy s vysokými nároky na teplo nebo chlazení. Proto se používá především v komerčních projektech a projektech místních úřadů. Zásobník ledu je cisterna naplněná vodou, která je zakopaná těsně pod povrchem země. Uvnitř je spirála trubek, kterými zase proudí nemrznoucí směs. Voda v cisterně slouží jako zdroj tepla a využívá mimo jiné zemské teplo k tomu, aby se znovu a znovu regenerovala. Pokud je zásobník ledu kombinován se solárním/vzduchovým absorbérem na střeše, získává teplo z okolního vzduchu a slunečního záření a přivádí ho do zásobníku. V letních měsících lze zásobník ledové energie využít také k přirozenému chlazení budov. Za tímto účelem se voda v zásobníku ledu na konci topné sezóny přemění na led odebíráním energie a přerušením procesu regenerace.

Energetická efektivita a topný faktor

V závislosti na konstrukci tepelného čerpadla, vlastnostech primárního zdroje tepelné energie ať již má přírodní nebo odpadní původ, a na rozdílu teplot, který musí tepelné čerpadlo překonat, se odvíjí velikost topného faktoru. Ten číselně udává poměr mezi využitelnou tepelnou energií na vytápění, přípravu teplé vody a pomocnou energií, kterou jsme museli tepelnému čerpadlu na jeho činnost dodat. Proto je topný faktor zásadním kritériem energetické efektivity tepelného čerpadla a z jeho velikosti v konkrétních provozních poměrech vyplývají náklady, které provozovatel za vytápění, přípravu teplé vody zaplatí.

Topný faktor tepelného čerpadla je poměr topného výkonu k elektrickému příkonu tepelného čerpadla. Jeho hodnota je závislá na podmínkách, při kterých tepelné čerpadlo pracuje a je vždy větší než 1. Čím je toto číslo větší, tím je tepelné čerpadlo efektivnější. Topný faktor tepelného čerpadla může být udáván také roční (SPF) nebo pro konkrétní podmínky (COP) - např. A2/W35 (teplota vzduchu 2 °C, teplota výstupní vody 35 °C). Dále je nově zavedený parametr sezonní topný faktor (SCOP).

Z principu tepelného čerpadla vyplývá, že čím je menší rozdíl mezi teplotou prostředí ze které energii získáváme a teplotou topné vody pro vytápění, tím levněji tepelné čerpadlo topí. Prakticky to znamená, že nejnižší provozní náklady bude mít tepelné čerpadlo země/voda připojené k podlahovému topení a nejvyšší tepelné čerpadlo vzduch/voda připojené k vysokoteplotním radiátorům. Tepelná čerpadla přispívají k šetrnému přístupu k životnímu prostředí a zároveň nabízejí možnost snížit náklady.

Typy provedení tepelných čerpadel

• Monoblok: Celý chladicí okruh je situován ve venkovní jednotce a je hermeticky uzavřený již ve výrobě. Ve vnitřní jednotce je pouze elektronika, případně další vybavení jako zásobníkový ohřívač teplé vody. Je možno jej využít pro vytápění, přípravu teplé vody a většinou i pro chlazení. U hermetických chladicích okruhů je hraniční limit pro provádění pravidelných kontrol těsnosti okruhu množství chladiva odpovídající ekvivalentu 10 tun CO2.
• Split: Tvoří jej venkovní jednotka (kompresor a výparník s ventilátorem) a vnitřní jednotka (kondenzátor s řídicím systémem).

Tepelná čerpadla jsou souhrnný název pro tepelné zařízení používané pro vytápění i pro chlazení, které využívá Carnotova cyklu. Pracuje principiálně stejně jako obyčejná chladnička, jejímž hnacím komponentem je kompresor poháněný elektrickou energií. Náplní chladicího okruhu je chladivo.

Čtěte také: klíč k úsporným stavbám

Použití tepelných čerpadel v různých objektech

Tepelná čerpadla nejsou zajímavá pouze pro majitele rodinných a bytových domů. Na tuto účinnou a čistou technologii spoléhají také komerční podniky, místní úřady a průmysl. Používají se vysoce účinné systémy, které jsou navrženy pro trvale vysoké požadavky a nabízejí širokou škálu výkonů. Velká tepelná čerpadla Viessmann pokrývají výkonové rozsahy od 50 do 600 kW a poradí si i s vysokými průtokovými teplotami až 90 stupňů Celsia. Kromě země lze jako zdroj tepla využít také podzemní vodu a odsávaný vzduch. Zejména v průmyslových aplikacích může jako dodavatel energie sloužit i odpadní teplo. V každém případě velká tepelná čerpadla Viessmann využívají volné zdroje energie v maximální možné míře.

Velká tepelná čerpadla jsou ještě účinnější, pokud se používají v kombinaci se zásobníkem ledové energie, čímž se kombinují silné stránky různých zdrojů tepla. Navzdory všeobecnému přesvědčení se tepelná čerpadla nepoužívají pouze v projektech novostaveb v průmyslovém, obchodním nebo komunálním sektoru. Majitelé systémů je mohou využívat také v projektech modernizace. Velká tepelná čerpadla Viessmann lze totiž dokonale kombinovat se stávajícími topnými systémy. Tradiční olejové nebo plynové topné systémy tak lze doplnit tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo slouží k převzetí základní zátěže TUV a topné energie. V případě špičkového zatížení pak lze zapnout plynový nebo olejový kotel, aby pokryl poptávku.

Existuje široký výběr tepelných čerpadel pro komerční využití a pro místní úřady. Každý případ přichází s individuálními požadavky. Pro nalezení správného tepelného čerpadla pro daný případ doporučujeme komplexní fázi přípravy a plánování. Vytápění s tepelnými čerpadly Viessmann znamená spolehnout se na osvědčenou techniku a zároveň chránit životní prostředí. To proto, že všechna zařízení mají pečlivě sladěné komponenty a vysoký COP. Při návrhu systému je však důležité zohlednit předpokládaný provoz v průběhu celého roku. Za tímto účelem se vypočítá množství dodaného tepla ve vztahu k celkové elektrické potřebě systému tepelného čerpadla, přičemž se zohlední příkon čerpadel, řídicích jednotek atd.

Výhody tepelných čerpadel

• Pomůžou vám ušetřit náklady na energie a vytápění, navíc ho stačí pouze nastavit a dále už funguje samo.
• Jsou ideálním řešením pro vytápění a přípravu teplé vody.
• Jsou vhodná pro novostavby i renovace, pro každý typ domácnosti.
• Vynikají snadnou instalací, vysokou účinností a nízkou hlučností.
• Využívají ke svému provozu obnovitelné zdroje, a proto jejich pořízením pomůžete šetřit životní prostředí.
• Díky funkcím aktivního chlazení a přirozeného chlazení mohou v létě vytvářet příjemné klima v místnostech tím, že do domu přivádějí osvěžující chladný vzduch.

Tabulka příkladů tepelných čerpadel a jejich vlastností

Doporučení pro výběr a instalaci

Rozsáhlý sortiment výrobků Viessmann nabízí vhodné tepelné čerpadlo pro každý požadavek. Již ve fázi návrhu lze zohlednit stavební a geologické podmínky, stejně jako osobní preference týkající se potřeby tepla. Kromě efektivního monorežimového provozu lze tepelná čerpadla provozovat se solárními systémy a společně se stávajícím olejovým nebo plynovým topným systémem v multivalentním systému.

Různé topné systémy vyžadují různé teploty. Například vytápění pomocí radiátorů vyžaduje teploty až 70 stupňů Celsia. Naproti tomu podlahové vytápění si vystačí s průtokovou teplotou pouhých 35 stupňů Celsia. Pro zajištění co nejhospodárnějšího provozu topného systému s tepelným čerpadlem je důležitý celkový topný systém. Tepelná čerpadla Viessmann dokáží zásobovat dostatečným množstvím tepla jak podlahové vytápění, tak radiátory. Protože podlahové vytápění má velkou teplosměnnou plochu a stačí nižší teploty na vstupu do otopné soustavy.

Tepelná čerpadla jsou na českém trhu léta podporována pomocí různých dotací. Nově je k dispozici také bezúročný úvěr. Poradíme Vám s výběrem i možnostmi čerpání dotací na tepelná čerpadla.

tags: #tepelna #izolace #do #sikmych #strech #dek

Oblíbené příspěvky:

• Ekonomické aspekty zelených střech v Evropě
• Zpracování dřeva Kouty nad Desnou
• Udržitelné využití recyklátu Svitavy
• průvodce Weber.dur terralit
• průvodce překlady pro stínicí techniku