Požadavky tepelných čerpadel na přípravu, pravu, návrh, projekt a stavební dokumentaci seminář ASPIRE v Rožnově pod Radhoštěm Ing. Tomáš Straka, Ph.D.
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 1973 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 800 20 100 4,000 2,000 15,000 5,129 2,400 12,648 17,300 20,636 100,215 Austria Czech Republic Finland France Germany Sweden 1992 2004 Počet instalací v Evropě zdroj:
Počet instalací v ČR zdroj:
DŮVODY pro použití tepelných čerpadel: energetické - snížení spotřeby el. energie ekonomické - nižší provozní náklady na vytápění ekologické - snížení emisí (oxidů dusíku a uhlíku)
Princip tepelného čerpadla
okolní vzduch -5 C ventilátor M topná voda 50 C výměník - - výparník kompresor výměník - - kondenzátor ochlazený vzduch expanzní ventil vratná voda 45 C -10 C
Efektivita tepelného čerpadla
vodníčerpadlo Čerpá ze studně = nízké hladiny...na vyšší hladinu na výtoku tepelnéčerpadlo Čerpá z nízké teploty primárního média na vyšší teplotu topení
vodníčerpadlo čím hlubší je studna a čím výše je čerpadlo tím je čerpání méně efektivní
tepelnéčerpadlo čím nižší je teplota primárního média (země, voda, vzduch) a čím vyšší je teplota topného média (topení) tím je čerpání méně efektivní = nižší topný faktor
Efektivita tepel.čerpadla TEPELNÝ VÝKON (kw) TOPNÝ FAKTOR = ---------------------------------- PŘÍKON (kw) Příklad: Topný výkon 9kW, El.Příkon 3kW.. Top.fak.=3
Primární okruh tepelného čerpadla Čím vyšší teplota primár.okruhu, tím t levněji čerpadlo topí
Primární okruh tepelného čerpadla obvyklářešení zemní kolektor / voda Nízká cena / vysoký výkon Zabraná plocha 200 400 m2 zemní vrt / voda Hloubky kolem 100 m Celoročně stálý výkon Bez nároku na prostor Možnost pasivního chlazení vzduch / voda Nízká cena Vyšší provozní náklady, kratší životnost Proměnlivý výkon v průběhu roku
Primární okruh tepelného čerpadla další možnosti ZEMĚ solanka v zemním kolektoru / voda přímé vypařování v zemním kolektoru / voda Zemní vrt / voda základové piloty / voda VODA povrchová voda / voda podzemní voda / voda VZDUCH vzduch / voda odpadní vzduch / voda (vzduch) vzduch / vzduch
Primární okruh tepelného čerpadla investice Provoz dostupnost životnost legislativa zemní kolektor ** *** * *** *** vrt * *** ** *** * vzduch ** * *** ** ** *** = nejpříznivější
Zemní kolektor provedení Akumulace sluneční energie Regenerace slunce, déšť Uložení 0,3-0,5m pod zámrz.hloubk. V hloubce 1,2 1,5m teplota 5 15 C Rozteč podle druhu zeminy ----- ------příkon(10 30Wm2), rozteč 0,8 0,4 m Ovlivnění povrchu nad kolektorem Systémy Švédský Německý USA velká rozteč menší dimenze slinky
Zemní hlubinný vrt provedení Geotermální teplo, bez vlivu slunce Nepoddimenzovat! Bez regenerace, životnost min 25let Hloubka 100m (až 200m) Rozteč vrtů cca 10% hloubky Kvalitní firma a materiály!!!
Vzduchová tepelnáčerpadla provedení vnitřní provedení (vzduch.vedení do domu) venkovní provedení chiller (topná voda z venkovní jednotky) venkovní a vnitřní jednotka split (propojení vnitřní a venkovní jedn. chladivem)
Topný okruh - připojení tepelného čerpadla Čím nižší teplota topení, tím t levněji čerpadlo topí
Topný okruh připojení tepelného čerpadla Co nejnižší teplota vody v systému Podlahové vytápění Stěnové, (stropní) vytápění Radiátory předimenzovat - 55/45 C Větší dimenze potrubí! Pozor na potřebné teploty vzduchotechniky
Topný okruh připojení tepelného čerpadla Raději podlahové topení než radiátory Nízká teplota topné vody v celém domě, pozor na: Doplňkové radiátory Termostatické ventily zhoršují topný faktor Vzduchotechniku Možno rozdělit kotelnu nízkoteplotní a vysokoteplotní část
Postup návrhu tepelného čerpadla
Návrh rozdíl normální kotelny a použití TČ Přesný výpočet tepelné ztráty (současné min.čsn 45 60 W/m2 vyt.plochy) bez přirážek reálná infiltrace Přesný výpočet ohřevu teplé vody méně než podle normy průměrně 3kWh /osobu a den ohřev 15hod denně výkon stačí 0,5 1 kw Další spotřebiče tepla bazénová voda vzduchotechnika
Návrh informace o objektu pro projektanta TZB Lokalita (počasí) Využití a druh budovy Podklady pro výpočet tep.ztrát, pasivních a solárních zisků Požadavky na ohřev teplé vody (počet osob, špičk.odběr) Další spotřebiče tepla (technologie, bazén, VZT,..) Požadavek na chlazení Typ topného systému Vhodný primární zdroj (velikost a charakter pozemku - zem.kolektor, vrt, vzduch) Kvalita primárního zdroje (popis půdy, horninová struktura, umístění vzduch TČ)
Návrh na co pamatovat při návrhu Umístění tepelného čerpadla v objektu Připojení primáru Eliminace hluku Bivalentní zdroj tepla - Elektrokotel, Plynový kotel, Kotel na dřevo Zásobník teplé vody - Velikost teplosměnné plochy Nízký teplotní spád musí být v celém domě Doplňkové radiátory, VZT Termostatické ventily (šetří teplo, zhoršují topný faktor) Rozdělení kotelny na vysokoteplotní a nízkoteplotní část Vysokoteplotní tepelná čerpadla (60 70 C)
Ekonomika Příklad energetické náročnosti rodinného domu vytápěná plocha 160m 2, tep.ztráta 12 kw při -15 C Potřeba tepla pro topení 27 MWh, pro ohřev TV 8 MWh, celkem 35 MWh (= 127 MJ) Náklady na provoz domu: zdroj:
jak postupuje projektant TZB: Návrh dimenzování TČ a dohřevu dříve: Tepelnéčerpadlo je navrženo na 50% maximálního výkonu. Dodá 85 % tepla, dotop 15 %. nyní: Tepelné čerpadlo je navrženo na 82% max. výkonu. (dům 10kW+TV1kW = 11kW TČ 82% = 9kW) Dodá 98 % tepla, dotopení 2 % tepla. příkon topné soustavy (kw) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 SPOTŘEBY TEPLA PRO VYTÁPĚNÍ ENERGIE Z BIVALENTNÍHO ZDROJE EL. ENERGIE PRO TEPELNÉ ČERPADLO ENERGIE ZÍSKANÁ ZE VZDUCHU 0,00 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 měsíc
Pokrytí potřeby tepla rodinného domu 16 kw
příkon topné soustavy (kw) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 SPOTŘEBY TEPLA PRO VYTÁPĚNÍ EL. ENERGIE PRO TEPELNÉ ČERPADLO ENERGIE ZÍSKANÁ ZE VZDUCHU ENERGIE Z BIVALENTNÍHO ZDROJE 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 měsíc
Děkuji za pozornost Ing.Tomáš Straka, Ph.D. tel.: 724 324 445 atelier.slunecni@seznam.cz