přeskočit na hlavní obsah

Moje cesta k tepelnému čerpadlu vzduch/voda

/up/images/featured/images/tepelne_cerpadlo.png

Problém

Když se chceme rozhodovat o zdroji tepla a otopné soustavě, které si u firmy objednat, může to být pro nový domek nebo pro dům ve kterém bydlíme a který chceme rekonstruovat. Máme k tomu dvě možnosti:

- poradíme se s odborníkem
- sami hledáme, studujeme, nalézáme

Obecně tedy existují čtyři varianty řešení. Jak přitom postupovat abychom nenaletěli a nekoupili „zajíce v pytli“? Odborník přece nemůže obsáhnout všechny naše starosti, které nás kolem popsaného problému trápí. Snad mu ani nemůžeme říkat, že když bude dosluhovat naše auto, tak z jeho návrhů uskutečníme jen část. Můžeme si jeho návrh „zkontrolovat“?

Máme nějaké vlastní zkušenosti, nějakou představu, nasloucháme zkušenostem ostatních a reagujeme na média z jediného důvodu, že se nechceme stát zcela závislými na jediném dodavateli paliv a energie a chceme mít určitá zadní vrátka. Dříve jsme všichni topili uhlím, později řada z nás přešla na pfímotopy, nyní se plynofikuje, ale někteří se již nepřipojují, ač dříve chtěli. Můžeme chvíli vyčkat co udělá liberalizace a vstup do EU, ale mezitím se budeme vzdělávat.

Současně už víme, že když bude dům dostatečně zateplen, pořizovací náklady i výkon kteréhokoliv zdroje tepla budou nižší. A provozní náklady také.

Rozšířená nabídka

Na rozdíl od minulosti, kdy bylo zdrojů paliv a energie minimum, přibyly jejich další varianty, nové zdroje na bázi biomasy i úplně nové zdroje, které jsme znali pouze z časopisů. Po studiu problému na internetu zjišťujeme, že v České republice je evidováno přes 30 druhů paliv a z nich jich, včetně dalších variant elektrické a jiné energie, můžeme prakticky využívat cca 14. Tím máme rozhodování ještě komplikovanější.

Informace

Všemocný internet nám radí a informuje a zdá se, že naše starosti jsou i starostmi jiných.

Vylepšilo se hlavně to, že u každého paliva je uvedena řada srovnávacích údajů, z nichž nás nejvíce zaujme cena za kilowatthodinu tepla, ale nezajímavé nejsou ani ostatní údaje.

Doprava do domu

Dalším uvažováním řešíme dopravu paliva či energie do domu. Ta může být velmi zajímavá:

- potrubím
- dráty
- autem

Opět řešíme problém jak dlouhá může být potrubní přípojka, nadzemní nebo podzemní elektrické vedení, kolik bude stát cesta pro příjezd nákladním autem přes celý pozemek, zda bude v zimě průjezdná či nikoliv. Dospíváme k závěru, že palivo můžeme odebrat kontinuálně nebo nárazově a to buď 1 x před topnou sezónou s plným navezením paliva až do jara nebo s možností doplňování skladu paliva v průběhu zimy. Pro naše zasněžené hory platí vždy předchozí možnost, čili „1 x všechno“. Že to má přímý vliv na velikost skladu paliva (dříve nejčastější slovo uhelna nebo dřevník) je logické.

Původ energie

Palivo dopravované potrubím (plyn) nakupujeme v zahraničí, stát je tedy závislý a jeho obyvatelé také.

Elektrická energie dodávaná dráty je z našeho uhlí, z našich přehrad, částečně z atomu i plynu. Její odběr je okamžitý, protože začíná ihned po cvaknutí vypínače. Elektrická sít v republice je dobře propojena a v případě větší poruchy vypomáhají jiné elektrárny nebo i sousední země.

Elektrická energie nemusí být dodávána pouze pro teplo, ale používá se ke svícení, vaření, přípravě TUV, k úklidu, pro provoz rozhlasu, televize, počítačů. Pro společnost je životně důležitá. Není tedy možné, aby oprava nějaké její poruchy v dodávce trvala dlouho, což se u potrubí a hlavně za mrazu stát může.

U dopravy autem je nutné zjistit firmu dodávající konkrétní palivo a ještě k tomu s vlastní dopravou nebo firmu na palivo a jinou s dopravou. Musíme domluvit termín, cenu za dopravu, být ve stanovenou dobu doma event. pomoci při skládání. Navíc máme strach, aby nám šofér něco nepoškodil. Na druhou stranu jsou některá paliva dodávaná auty relativně laciná.

Co mohu

Nastává také situace, kdy se musíme rozhodnout, jestli se chceme fyzickou silou podílet na vytápění např. přikládáním do kotle, přípravou paliva (řezání, štípání), likvidací popele atd.

Starší člověk by si rád udělal z důvodu úspory peněz ledacos sám, mladí jsou ochotni platit (někdy i nesmyslně) za všechno.

Topná soustava

Máme už jakés takés představy, že se více energie uspoří, když topná voda nemusí být tak teplá (nejvyšší povolená teplota do radiátorů v bytech je 90 C). Tomu odpovídá celkem se rozšiřující podlahové vytápění s maximální teplotou při zátopu 50 (55) C, za běžného vytápění podstatně méně. Energeticky nejvýhodnější neboli s nejnižší teplotou topné vody je stěnové vytápění, ale zatím ho ponecháme dalšímu vývoji.

Tepelné čerpadlo?

Jedná se o kotel, kamna nebo jak se říká obrácenou chladničku? Nebudeme pátrat nad nejvýstižnějším technickým názvem, stačí zjištění, že pomocí malé (placené) energie nám vyrobí, dodá, odevzdá apod. více energie než je do něho vloženo a to z té, která je v okolí zdarma. Je to tedy energie okolního prostředí, která „přišla“ sama až do nejtěsnější blízkosti našeho domu. Tepelné čerpadlo přitom není perpetuum mobile. Proto u něho nepoužíváme pojem energetická účinnost (byla by větší než 1, což je fyzikálně nemožné).

Topný faktor

Topný faktor je poměr výkonu i příkonu čerpadla, o kterém jsme se zmínili výše. Udává kolikrát je větší získaný výkon proti nakupovanému příkonu. Čím je vyšší teplota přírodního zdroje tepla a čím je nižší teplota media v topném systému, tím vyšší je i topný faktor. Pro tepelné čerpadlo je proto nejvhodnější podlahové vytápění.

Kdo je pečlivý, může si velikost topného faktoru spočítat sám podle vzorce:

Topný faktor = 0,5 x teplota topného systému /teplota topného systému - teplota zdroje tepla (teplotu bereme v absolutních jednotkách).

Odkud bereme teplo?

Jak již bylo uvedeno, z okolního prostředí a tím je u našeho domu venkovní vzduch, naše louka nebo zahrada, podzemní vrstvy naší zeměkoule pod naším pozemkem, naše podzemní voda (studny, vrty), vyvěrající prameny, vodní nádrže i vodní toky.

Co to znamená?

Teplo ze vzduchu se odebírá ventilátorem přes výparník, který stojí venku poblíž našeho domu. Tepelné čerpadlo je přitom uvnitř domu. Tepelné čerpadlo může mít výparník i vestavěn v sobě a zde mohou být dvě možnosti umístění:

- čerpadlo je v objektu a vzduch se do domu dopravuje tepelně izolovanými kanály
- čerpadlo je celoročně vně objektu a do domu dopravujeme potrubím jen teplo

Určitý hlukový projev čerpadla je nutné minimalizovat celou řadou vhodných opatření (pozor však na nejbližší sousedy, aby se čerpadlo nestalo předmětem sousedských sporů).

Pod venkovní výparník nebo čerpadlo se vybuduje jen betonový základ a odtok vody ze vznikající odmrazované námrazy. Když se chceme stěhovat, můžeme si vše vzít s sebou. Zůstane jen onen základ. Je také pravda, že by nám čerpadlo od domu mohl odvézt zloděj, ale zatím nebyla podobná akce zaznamenána.

Teplota vzduchu v zimě je však nízká, což snižuje výkon čerpadla i topný faktor. Problém se řeší provozem dalšího stabilního vysokopotenciálního tepelného zdroje (plyn, LTO, elektro) čímž se „dvousystém“ může jmenovat takto:

- při TČ + jiném zdroji bivalentní
- při TČ + další elektrická energie monoenergetický

Pokud chceme být závislí opravdu jen na TC a v zimě se choulit mrazem, potom se náš „jednosystém“ nazývá monovalentní.

Z energetického i ekonomického důvodu si nemůžeme pořídit TÍ pro největší „normové“ místní mrazy, které se na území republiky dělí na -12, -15 a -18 C. Tyto mrazy trvají maximálně pár dní, přičemž průměrná teplota v topném období je mezi 3 - 4 C nad nulou!

Proto se další zdroj energie automaticky zapíná a k K připojuje při poklesu teploty od 0 do -5 C, čímž se této hodnotě říká teplota bivalence (spolupráce).

Dnešní TC vzduch/voda umějí vyrábět teplo i při mrazu -20 C, samozřejmě ale méně. Proto s poklesem venkovních mrazů klesá výkon TC (příkon zůstává prakticky stejný), ale vzrůstá výkon dalšího zdroje tepla. Abychom to doložili nějakým číslem, vytápění domu o tepelné ztrátě 10 kW (číslo svědčí o dobrém zateplení) nás stojí zhruba 40 % nákladů proti vytápění běžnými zdroji tepla. Samozřejmě za to „na začátku“ platíme vyššími pořizovacími náklady - stejný problém jako u drahého auta s minimální spotřebou pohonných hmot.

Teplo z podzemní vody. Variant je více. Optimální je, když na našem pozemku je celoročně vydatný pramen. Ten má teplotu kolem 10 C Výparníkem čerpadla ho o pár stupňů ochladíme a může odtékat dál. Tolik šťastných lidí kolem nás však není. Využívat na to vlastní studnu, která nemá v létě ani vodu na zalití zahrádky je samozřejmě neuskutečnitelné.

U propustných vrstev pod naším pozemkem je možné navrtat dva vrty, z nichž do jednoho ochlazenou vodu pouštíme a z druhého ji oteplenou čerpáme. Opět záleží na hloubce vrtů a geologii území a zde je opravdu žádoucí konzultovat vše alespoň se dvěma, lépe se třemi odborníky. Kdo chce mít naprostou jistotu, nechá si vyvrtat geologický zkušební vrt.

U této varianty získávání tepla i u dalších níže uvedených variant problémy, které jsou s odběrem tepla ze vzduchu v zimě, odpadají.

Teplo z mělčích vrstev země (zahrada, louka) se odebírá soustavou umělohmotných hadic. Opět platí určité výkonové zásady, vliv spádu území i světových stran. Zahrada se však musí doslova „překopat“, což lze pouze při nové zástavbě na zelené louce. „Projet“ s technikou vzrostlou zahradu je proti přírodě větší škoda než užitek. Navíc zemina se ochlazuje více než okolní plochy, což může mít někdy, při podchlazení zeminy, za následek, že třeba na této ploše leží ještě sníh, zatímco všude jinde už roztál. Můžeme říci, že jsme také navždy zapříčinili určité vegetační zpoždění.

Teplo z hlubších vrstev země, třeba z vrtu těsně u našeho domu se již neodebírá podzemní vodě, ale podzemní „hmotě“. Princip se ovšem stejný. Do jednoho hlubokého vrtu nebo do několika mělčích se vsunou dvě hadice, které jsou dole spojené, spíše je můžeme nazvat smyčkou. Vrt se potom zaplní. Smyčkou proháníme ochlazenou vodu, která se nám na dlouhé dráze kontaktu s horninou ohřeje a nízkopotenciální teplo tak „vynese“ na zemský povrch.

Hloubka vrtu je závislá na tom, co je pod zemí. Podle charakteru horniny můžeme od písku až po žulu počítat s „výkonem“ 20 - 70 W/metr vrtu. To je rozdíl v délce vrtu (vrtů) více než dvojnásobný.

Existují v podzemí problémy?

Samozřejmě že existují. Podzemní vrty podléhají schvalovacímu řízení. A nedej bože, aby se vrtem propojily dva vodonosné horizonty, oddělené nepropustnou vrstvou. Může se ztratit voda z naší studny i ze studní sousedů. Nebo se může naopak zamokřit stávajícího území, když narazíme na slabou artéskou vodu. V blízkých studních totiž voda stoupne.

Můžeme ale také narazit na radon nebo na Ostravsku dokonce na důlní metan. Vinou nepředvídatelné havárie může do vrtu vtéci škodlivá látka, čímž je zaděláno na sanaci a další výdaje. Je vidět, že zde jde opravdu do tuhého a výběr geologů i firmy je velmi důležitý.

Při mělké skrývce louky nebo zahrady se může objevit pravěké sídliště, jehož archeologický výzkum nám časově vše naruší. Že se může narazit na starou munici z války nebo pohřbeného neznámého nebožtíka je také možné. A kdo si myslí, že nalezne hrnec středověkých zlafáků, které mu pomohu snížit náklady na tepelné čerpadlo, je na omylu. Nález patří státu.

Co když se budeme stěhovat?

I to se může v budoucnu stát. Samozřejmě odhadce zahrne cenu vrtů nebo podzemního systému do odhadu nemovitosti, ale bude pak nemovitost na prodej? Co když se v budoucnu bude přecházet na jiné zdroje vytápění (např. i palivové články přímo ve sklepě domu). Koupí někdo dům s vrtem? Nebo ho koupí, ale vrt nezaplatí, čímž se na něm prodělá.

Pomoc dodavatelů elektřiny

V rámci tržního hospodářství neboli boje o zákazníka, nabízejí nyní dodavatelé elektřiny speciální sazbu D55 (domácnosti) nebo C55 (firmy). Jedna kWh pro domácnost v nízkém tarifu po dobu 22 hodin denně stojí pouze 1 Kč a ve vysokém tarifu 3,96 Kč/kWh.

Podmínky sazby:

1. Sazba je určena pro odběrná místa vytápěná tepelným čerpadlem o jmenovitém elektrickém příkonu tepelného čerpadla nejméně 1,5 kW, u nichž odběratel dodavateli věrohodným způsobem prokáže, že pro vytápění objektu je řádně nainstalován a používán systém vytápění s tepelným čerpadlem. Sazbu je možné přiznat i pro nižší příkony tepelného čerpadla než 1,5 kW, pokud odběratel věrohodným způsobem prokáže, že tento nižší příkon odpovídá tepelným ztrátám objektu.

2. Časové vymezení doby platnosti nízkého tarifu je provedeno dodavatelem elektřiny v celkové délce minimálně 22 hodin denně. V průběhu dne může dodavatel dobu platnosti nízkého tarifu operativně měnit.

3. Časové vymezení těchto pásem nemusí být stejné pro všechny odběratele a jednotlivé dny a ani nemusí být v souvislé délce.

4. Odběrateli se doporučuje zajistit po dohodě s dodavatelem technické blokování tepelného čerpadla v dobách platnosti vysokého tarifu.

5. Odběratel zajistí technické blokování ostatních topných elektrických spotřebičů v dobách platnosti vysokého tarifu.

6. Pokud je dvacetidvouhodinové pásmo platnosti nízkého tarifu rozděleno během dne do více časových úseků (maximálně však do sedmi), nesmí být žádný z nich kratší než jedna hodina.

7. Maximální souvislá délka platnosti vysokého tarifu je jedna hodina.

8. V dobách platnosti nízkého tarifu může dodavatel blokovat přímotopný elektrický spotřebič v maximální celkové délce 2 hodiny denně s tím, že jednotlivá vypnutí nesmí být delší než 30 minut a přestávky mezi vypnutím nesmí být kratší než jedna hodina.

Na energetických závodech je nutné zjistit dostatečný příkon v místní elektrické síti, podmínky připojení, osazení jističe a samostatné měření. Smluvní cena 1 Kč/kWh platí pouze 5 let.

Cenové srovnání

TČ vzduch/voda je na pořízení dražší, TČ pro ostatní systémy získávání tepla je lacinější, ale vždy je nutné přičíst k němu náklady na zdroj tepla, čímž je tento součet vyšší než náklad na TČ vzduch/voda. Stručně:

- TČ vzduch/voda v součtu lacinější, provoz dražší
- TČ ostatní v součtu dražší, provoz lacinější

Dostáváme se ke klasické ekonomické úloze určit průsečík, odkdy je provoz toho kterého čerpadla výhodnější, přičemž jeho životnost bude ještě pokračovat. I to bychom si mohli spočítat, ale nevíme, jaká bude sazba pro TČ za 5 let, když na tuto dobu je zaručena hodnotou 1 Kč/kWh. Pokud je však elektřiny nadbytek už dnes a stále se bude šetřit, bude jí určitě nadbytek i v budoucnosti.

I stát pomáhá

Na instalaci TČ je možné žádat o státní podporu. Státní fond životního prostředí ve výši maximálně 30 %. Na podporu není právní nárok. Kdo ukládá na stavební spoření, může si na K vzít i výhodný úvěr.

Jak prožít tužší zimu?

U nejlacinějšího systému K vzduch/voda může problém opravdu nastat. Pokud bychom chtěli šetřit a vypnuli druhý zdroj tepla, při teplotě pod 0-C nám zima opravdu začne být. Proto druhý zdroj raději zapneme. Máme ale řadu možností jak dále šetřit:

- nemusíme vytápět naplno všechny místnosti v bytě
- podle potřeby si můžeme přitopit v krbu nebo kamnech
- na pár kritických dní v roce si vezmeme o svetr více
- pár nocí se vyspíme v obývacím pokoji a ne v chladné ložnici
- můžeme omezit i použití TUV
- pro někoho může být přežití i určitým dobrodružstvím

Co nám dále nahrává?

TC nám samozřejmě připraví celoročně i TUV. Když máme letní bazén nebo si ho chceme pořídit, výkon K ze zimy je na léto volný. Tedy žádná nová investice v podobě solárního systému, (pokud se event. nerozhodneme pro ten nejlacinější umělohmotný).

Zde se dostáváme k zajímavému paradoxu. Zatímco v létě mají zdroje podzemního tepla teplotu kolem 10 -C, od jara do podzimu je teplota vzduchu vyšší. Tím dospíváme k zajímavému zjištění, že zahrnemeli do rozhodování a posouzení celoroční přípravu TUV event. ještě letní bazén, jsou oba systémy z hlediska energetických přínosů rovnocenné. Od jara do podzimu je TÍ vzduch/voda dokonce provozně ekonomičtější!

Zemské klima je nakloněno

Pokud se budou naplňovat vědecké prognózy o oteplování Země, můžeme i tento fakt zahrnout do souboru vstupů pro naše rozhodování. Kdy tu bylo naposledy -18-C?

Rozhodnuto!

Tento příspěvek nemá být skrytou reklamou pro Tř vzduch/voda, ale jak je vidět, všechna uvedená fakta pro tento způsob vytápění nahrávají. Jdeme tedy do toho! Samozřejmě začneme u renomovaných firem, protože s výrobky pochybných vlastností již máme své zkušenosti. Pokud se někdo pokusí nás od našeho záměru odvrátit, tak veřejnou formou, aby diskuze pomohla v náročném rozhodování i dalším čtenářům. Prostor v Alternativní energii je k dispozici.

Ing. Jaroslav Peterka, CSc.

Seriál: Tepelné čerpadla - článek z roku 2002

zdroj: Alternativní energie

Líbil se vám článek?

ano: 187     ne: 234

Doporuč


 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb