Tepelná izolace potrubí tepelných čerpadel: Klíč k účinnosti a spolehlivosti

Všechny druhy potrubí, ať už se jedná o páteřní vedení nebo potrubí vedoucí přímo od vrtů, případně plošného kolektoru, je nutné začít 2 m od objektu izolovat. Tato izolace je nezbytná k ochraně potrubí před tepelnými ztrátami a k zajištění optimálního fungování celého systému tepelného čerpadla. Izolace rovněž zabraňuje kondenzaci vody na povrchu potrubí, což může vést ke korozi a dalším problémům.

Dobře provedená izolace potrubí je klíčovým faktorem pro minimalizaci tepelných ztrát a zajištění efektivního provozu tepelného čerpadla. Pečlivá izolace potrubí je tedy nezbytná nejen pro zachování energetické účinnosti, ale také pro ochranu celého systému před vlivy prostředí a mechanickým poškozením. Odborné i PR články jsou často zaměřeny na technologii výroby tepla a chladu prostřednictvím tepelných čerpadel s ohledem na co možná nejnižší pořizovací náklady na jednu kWh vyrobené tepelné energie. Méně pozornosti je však věnováno problematice ztrát energie při její dopravě mimo vytápěné prostory.

Typy tepelných čerpadel a riziko zamrzání

Tepelná čerpadla se stávají čím dál častější volbou při instalaci nového zdroje tepla a úspěšně nahrazují funkci klasického kotle na tuhá paliva. Může za to jejich ekologický provoz, nízká spotřeba, snadná obsluha a využití k topení i chlazení. Pokud jste se o instalaci tepelného čerpadla někdy zajímali, nebo dokonce již tepelné čerpadlo máte, pravděpodobně jste se setkali s informací o možnosti zamrznutí jednotky. Jak to tedy vlastně je? Monoblok nebo split - kde hrozí zamrznutí?

Pokud máte tepelné čerpadlo systému split, můžete si rovnou oddechnout, protože tato tepelná čerpadla jsou proti mrazu velmi dobře zabezpečena. Ohřátá voda se pohybuje pouze uvnitř domu, tím pádem nehrozí riziko, že součást tepelného čerpadla podlehne teplotám hluboko pod nulou. Zvenku do domu totiž může proudit pouze chladivo, jehož bod tuhnutí se pohybuje až hluboko pod hranicí -100°C.

Oproti tomu monoblokové čerpadlo ohřívá topnou vodu vně domu, a ta pak protéká skrze obvodovou zeď dovnitř. I přestože topná voda proudí z jednotky umístěné venku, zamrznutí tepelného čerpadla není na běžném pořadu dne, jelikož kvalitní tepelné čerpadlo typu monoblok je při správné instalaci před mrazem dobře chráněno včetně potrubí. Tepelná čerpadla jsou navíc pro vyšší bezpečnost vybavena povětšinou i různými ochrannými prvky proti námraze.

Čtěte také: Produkty Isover pro zateplení

Doporučené izolační materiály a ochrana potrubí

Pro izolaci primárního okruhu je vhodné použít pouze kaučukovou izolaci, protože nabízí vynikající izolační vlastnosti a odolnost vůči vlhkosti. Potrubí izolované kaučukovou izolací, které je umístěné vně objektu, je nutné dále chránit i chráničkou. Ta slouží jako ochranný kryt, který zabraňuje mechanickému poškození izolace a chrání ji před vlivy prostředí. Aby byla zajištěna dlouhodobá funkčnost systému, je chráničku nutné opatřit těsněním, které zabrání vniknutí vody do chráničky.

Vhodná je izolace s ochrannou hliníkovou folií. Kaučukové izolace dodávané společností GE-TRA jsou vyráběny německým výrobcem KAIMMANN GmbH, což zaručuje vysokou kvalitu a spolehlivost těchto izolačních materiálů.

Riziko vnikání vody do izolace

Velkým rizikem klasického řešení je vnikání vody, která z něj udělá špatně izolující a tím pádem neefektivní řešení. Nedostatečné zatěsnění konců nebo přechody a spoje jsou častým místem průniku vody. Řešení předizolovaného potrubí, které je v celé délce vyplněno PUR, zabezpečuje nulovou šanci vniku vody i v případě otevřených konců. Voda se nedostane mezi izolaci a chráničku.

Preventivní opatření proti zamrzání

Kvalitní a správně navržená tepelná izolace potrubí, kterým vede topná voda v systému, je samozřejmě základ. Pokud je odborně provedena, nehrozí proniknutí nízkých teplot k jeho útrobám, a následnému vzniku námrazy. Mimo to může být skvělým pomocníkem proti dopadům takto nepříznivých podmínek také tzv. nezámrzný ventil, který automaticky vypustí vodu z potrubí v případě, že např. dojde k výpadku proudu, voda v otopné soustavě přestane cirkulovat a hrozilo by zamrznutí.

Není překvapením, že z tepelného čerpadla odtéká kondenzát, kterého může být i několik litrů za den. Proto bývá odvod kondenzátu jednotky veden do kanalizace, nejlépe dešťové, což vyžaduje opět vhodně tepelně izolované kanalizační potrubí s použitím topného kabelu proti zamrznutí, případně lze kondenzát odvádět do štěrkového lože/vsaku pod jednotkou.

Čtěte také: klíč k úsporným stavbám

Aby se předešlo namrzání tepelných čerpadel, lze také využít nemrznoucí směs do tepelných čerpadel. To ovšem obnáší nemalou investici, ale i vyšší požadavky na těsnění všech spojů soustavy. K použití nemrznoucí směsi se doporučuje přiklánět v případech, kdy tepelné čerpadlo umisťujete v destinaci, kde jsou tuhé mrazy předpokládaným jevem, nebo v odlehlých, či hůře dostupných lokalitách. V teplotách, které přináší zima v našich běžných zeměpisných šířkách, je toto řešení při správné instalaci tepelného čerpadla ve většině případů zbytečně nákladným krokem.

V běžných podmínkách je kvalitně instalované tepelné čerpadlo proti namrzání dobře ochráněno. Není proto potřeba se bát ani v případě, že dojde k výpadku elektřiny. I když je totiž venkovní potrubí vystaveno mrazu, není potřeba se v našich podmínkách strachovat - při běžné zimní teplotě do -5 °C by musel u kvalitně izolovaného systému trvat výpadek zhruba dva dny. Pokud by i taková nestandardní situace nastala, lze ji ale aktivně řešit.

Vliv izolace na výkon a energetické ztráty: Případová studie

Méně pozornosti je často věnováno problematice ztrát energie při její dopravě mimo vytápěné prostory. Jednou z aplikací, kde se dopravuje teplo, jsou tepelná čerpadla systému vzduch-voda. Pro ilustraci významu kvalitní izolace potrubí si představme tepelné čerpadlo vzduch-voda vzdálené 10 m od objektu, což znamená celkem 20 m potrubí v zemi.

Parametry tepelného čerpadla jsou 5 kW, s výstupní teplotou 55°C pro přípravu TV a 35°C pro vytápění. Tepelné čerpadlo bude pracovat v režimu 20% příprava TV (vysoká teplota) a 80% vytápění (nízká teplota).

• Výkonové parametry při -7°C slouží pro vyhodnocení ztrát na potrubí v zimních měsících, kdy je požadavek na vytápění nejvyšší.
• Parametry při teplotě +7°C jsou použity pro výpočet průměrného ročního provozu, protože teplota se shoduje s průměrnou roční teplotou v ČR.

Srovnání tepelných ztrát pro různé varianty izolace

Následující tabulka porovnává tepelné ztráty pro tři varianty izolace potrubí:

Čtěte také: Zvýšení tepelného komfortu v podkroví

1. Předizolované potrubí od GEROtop UNO
2. „Klasické“ řešení vícevrstvé potrubí PE/Al/PEX + Izolace 19 mm + chránička
3. „Klasické“ řešení, do kterého se dostala voda

Pokud budeme pracovat se zdrojem tepelného čerpadla vzduch-voda 5 kW, potom jsou ztráty na vedení velkým podílem na ztrátě výkonu schopného dopravit pro vytápění nebo přípravu TV v RD. Při okrajových podmínkách -7°C venkovního vzduchu bude ztráta výkonu:

• 4% v nejlepší variantě předizolovaného potrubí PUR UNO,
• 30% v případě porušené izolace, která je nasáklá vodou.

Tak vysoká ztráta může být zásadní pro dostatečné zásobování RD teplem, kdy uživatel může pociťovat nedostatek tepla z tepelného čerpadla, které musí být nahrazeno dodávkou přímé elektrické energie od elektropatrony.

Ekonomické dopady ztrát

Průměrné ekonomické ztráty lze vyčíslit vztažením na průměrnou roční teplotu 7°C, kdy budeme pracovat s průměrnou dobou provozu 3.500 hodin s poměrem přípravy teplé vody a vytápění 20/80%.

Velkým rizikem klasického řešení je vnikání vody, která z něj udělá špatně izolující a tím pádem neefektivní řešení. Nedostatečné zatěsnění konců nebo přechody a spoje jsou častým místem průniku vody. Řešení předizolovaného potrubí, které je v celé délce vyplněno PUR, zabezpečuje nulovou šanci vniku vody i v případě otevřených konců. Voda se nedostane mezi izolaci a chráničku.

Metodika výpočtu může být značně ovlivněna. Uvažovaný typ tepelného čerpadla je frekvenčně řízen, a tedy průtok vedením v zemi je téměř nepřetržitý, a to i v případě zastavení kompresoru je stále činné cirkulační čerpadlo. V zimních měsících hlavně z důvodu možného zámrzu. Průměrné teploty vzduchu jsou u výpočtu použity jako hodnoty teplot v zemi.

tags: #tepelna #izolace #cerpadel

Oblíbené příspěvky:

• Minerální vata Velox ETICS a protipožární ochrana
• Památková zóna a odkaz Bitvy tří císařů
• Co budete potřebovat při instalaci plovoucí podlahy
• Malé ruční vrtačky
• Stropní soklové lišty