přeskočit na hlavní obsah

Základy montáže tepelných čerpadel

/up/images/featured/images/montaz_tepelnych_cerpadel_kotolna.png

Instalace tepelných čerpadel se od „klasických“ tepelných zdrojů, jako jsou kotle na tuhá paliva, elektrokotle, nebo plynové kotle liší z následujících důvodů:

Tepelné čerpadlo potřebuje pro svůj provoz jednak elektrickou energii pro pohon kompresoru, případně napájení řídících prvků. Dále pak k němu musí být přivedeno nízkopotenciální teplo z venkovního prostředí. Právě volba vhodného zdroje tepla s odledem na místní podmínky je důležitým faktorem při výběru tepelného čerpadla.

Maximální teplota topné vody na výstupu z tepelného čerpadla je u většiny typů 55°C. Topný systém by měl být dimenzován na teplotníspád 55/45 C nebo nižší. V případě připojení tepelného čerpadla na stávající topný systém je třeba ověřit, že pro vytápění daného objektu vyhovuje teplota topné vody do 50'C i v nejchladnějších dnech v roce.

Pro omezení maximální teploty topné vody dále platí, že čím menší je rozdíl mezi teplotou zdroje nízkopotenciálního tepla (vzduch, voda, země) a teplotou topné vody na výstupu z tepelného čerpadla, tím lepšího topného faktoru (poměr mezi el. energií dodanou pro pohon kompresoru a tepelnou energií získanou na výstupu z K) dosáhneme.

Kromě maximální teploty topné vody je dalším ukazatelem pro návrh nového, nebo posouzení vhodnosti stávajícího topného systému minimální objem vody. Ten má vliv na setrvačnost soustavy a tím i četnost startů kompresoru tepelného čerpadla, což má vliv na jeho životnost. Minimální objem vody v topném systému v litrech by měl být 15-ti násobkem výkonu tepelného čerpadla v kW.

Připojení tepelného čerpadla na topný systém

Při provozu kompresoru tepelného čerpadla vznikají vibrace, které by se mohly přenášet prostřednictvím topného systému do celého objektu. I když se většina výrobců snaží omezit hlučnost svých tepelných čerpadel na minimum, doporučuje se připojovat tepelné čerpadlo na topný systém pružnými hadicemi a tepelné čerpadlo osadit na pryžovou podložku.

Pokud je objem vody v topném systému menší než minimální požadovaný ve vztahu k výkonu tepelného čerpadla, je nutné vřadit do topného systému tepelně izolovanou nádrž odpovídajícího objemu (většinou 200-400 l). Tuto nádrž označují někteří dodavatelé tepelných čerpadel jako taktovací, případně vyrovnávací zásobník. Tento zásobník bývá využíván také pro instalaci elektrických topných tyčí, které slouží jako bivalentní zdroj.

V topném sytému vybaveném termostatickými hlavicemi na radiátorech, nebo elektricky ovládanými ventily na rozdělovačích podlahového topení musí být v topném systému instalován přepouštěcí ventil nebo anuloid, který zajistí minimální průtok kondenzorem tepelného čerpadla i v případě uzavření všech termostatických ventilů.

Pokud je přepouštěcí ventil správně nastaven dojde k provoznímu vypnutí tepelného čerpadla po dosažení teploty dané provozním termostatem, nebo ekvitermním regulátorem. Pokud dojde k velkému snížení průtoku topné vody kondenzorem tepelného čerpadla, zareaguje vysokotlaká ochrana v chladícím okruhu a signalizuje havarijní stav.

Připojení zdroje tepla

Nízkopotenciální teplo získáváme z:

-venkovního vzduchu,
-země prostřednictvím plošných kolektorů, nebo zemních sond,
-spodní vody.

Zdroj tepla vzduch

Tepelná čerpadla vzduch - voda se v dnešní době začínají stále více prosazovat především díky používání kompresorů typu Scroll, které umožňují bezproblémový provoz těchto zařízení až do venkovní teploty - 20 C Instalace těchto tepelných čerpadel je výhodná především tam, kde není dostatek místa pro pokládku plošného kolektoru a vrty pro uložení zemních sond by byly velmi nákladné.

Požadavky na stavební úpravy jsou závislé na zvoleném typu tepelného čerpadla.

Tepelná čerpadla vzduch - voda v provedení split

Tato tepelná čerpadla se skládají z venkovní jednotky (výparník a ventilátor) a vnitřní jednotky, která je umístěna většinou v kotelně a obsahuje kompresor, kondenzor, spínací prvky a základní regulátor.

Obě části jsou spojeny měděným vedením chladícího média.

Výhodou tohoto systému jsou minimální požadavky na stavební úpravy - pouze betonový základ pro osazení venkovní jednotky a příprava trasy pro vedení potrubí chladícího okruhu a elektrického přívodu pro ventilátor.

Pro tuto koncepci platí ale i určitá omezení. Délka vedení chladiva mezi vnitřní a venkovní jednotkou by neměla být větší než 10 m, někteří výrobci připouští maximálně 15 m. Propojení vnitřní a vnější jednotky může provádět pouze specializovaná firma z oboru chlazení, u některých značek pouze zástupce výrobce nebo dovozce, což v konečném důsledku montáž značně prodražuje.

Čerpadla vzduch - voda v kompaktním provedení

Většina zahraničních výrobců tepelných čerpadel vzduch - voda dodává tato zařízení v kompaktním provedení. To znamená, že výparník s ventilátorem, kondenzor i kompresor jsou umístěny v jedné skříni, která je v provedení buď pro venkovní, nebo vnitřní instalaci.

Z motážního hlediska jsou nejvhodnější kompaktníK pro venkovní instalaci. Tepelné čerpadlo je možné umístit téměř libovolně až do vzdálenosti 30 m od kotelny a to jak na betonový základ na pozemku, tak i například na rovnou střechu garáže, nebo jiného objektu.

Topná voda se k tepelnému čerpadlu přivádí tepelně izolovaným, nejčastěji plastovým potrubím uloženým v zemi současně se silovým napájecím a nízkonapěťovým ovládacím kabelem. Ve strojovně bývá instalován silový rozvaděč, bivalentní zdroj, oběhová čerpadla, případně další příslušenství. Kompaktní tepelná čerpadla v provedení pro vnitřní instalaci jsou náročnější jak na stavební úpravy, tak i na velikost kotelny. Výhodou tepelných čerpadel pro vnitřní instalaci je nižší cena zařízení, které nemusí odolávat povětrnostním vlivům a lepší estetický dojem celé instalace. U nového objektu je vhodné toto řešení zapracovat přímo do projektu. Kromě velikosti kotelny je možnost vnitřní instalace tepelného čerpadla vzduch - voda omezena také povolenou tlakovou ztrátou v potrubí přivádějícím venkovní vzduch. Před instalací by měla být tlaková ztráta potrubí, přírub, nasávacích a výfukových mřížek prověřena výpočtem. Při uvedení tepelného čerpadla do provozu je nutné provést měření objemu vzduchu procházejícího výparníkem a porovnat, jestli odpovídá hodnotě předepsané výrobcem.

U obou provedení kompaktních tepelných čerpadel je nutné počítat se zajištěním odvodu kondenzátu, kterého tato tepelná čerpadla produkují až 120 l/ 24 hod.

Zdroj tepla země

Tepelná čerpadla systém země- voda odebírají teplo prostřednictvím plošných kolektorů, nebo zemních sond uložených ve vrtech.

Sběračem nízkopotenciálního tepla je v tomto případě trubka z rozvětveného polyetylénu naplněná nemrznoucí směsí na bázi etanolu, nebo monoetylenglykolu. Koncentrace nemrznoucího prostředku musí odpovídat bodu tuhnutí -12 až -14 C.

Polyetylénové trubky se používají v provedení HDPE nebo LDPE v rozměrech 32x3 PN 6,3 až 40x3,7 PN 6,3 podle požadované délky a provedení plošných kolektorů nebo zemních sond.

Plošný kolektor

Trubky kolektoru se ukládají do hloubky 1,0 -1,5 m. Rozteč trubek závisí na vodivosti zeminy a v praxi se pohybuje mezi 0,6 - 1,0 m. Délka trubek kolektoru se dimenzuje s ohledem na druh půdy, ve které je uložena. Pro výkon odebíraný ze země na 1m potrubí můžeme uvažovat s následujícími hodnotami:

(viz obr.)

Dále je třeba brát v úvahu specifické množství energie, kterou můžeme odebrat z 1m2. Maximální hodnota odebraného množství energie za rok činí 50 - 70 kWh/m2.

Vzhledem k tomu, že médium v trubkách kolektoru může dosahovat teploty až- 5-C, je třeba dodržet minimální vzdálenost 1,5 m mezi trubkami kolektoru a vodovodním nebo kanalizačním potrubím. Na ploše kolektoru není možné uvažovat s realizací jakýchkoliv staveb s pevnými základy a také by zde měla být dodržena minimální vzdálenost 1,5 m. Plošný kolektor nemá negativní vliv na vegetaci.

Zemní sondy

Zemní sondy se zasouvají do vrtů o průměru 145 mm hlubokých 50 -100 m. V průměru lze na 1m hloubky počítat s 55 W výkonu tepelného zdroje. Pokud je zdrojem tepla více vrtů, měla by být mezi nimi minimální vzdálenost 5 m, aby se minimálně ovlivňovaly a byla zajištěna regenerace v letních měsících.

Při konstrukci zemních sond se používá dvou-trubkový, nebo čtyřtrubkový systém.

Výhodou dvou trubkového systému, který tvoří dvojice trubek LDPE 40x3,7 PN 6,3 je menší pracnost a nižší cena.

Čtyřtrubkový systém, kdy jsou do každého vrtu spuštěny dvě dvojice trubek LDPE 32x3 PN 6,3 je vhodný například tam, kde hrozí riziko mechanického poškození. Největší výhodou tohoto systému je možnost odstavení jedné dvojice trubek (například z důvodu netěsnosti), ale vrt zůstává stále aktivní a tepelný zisk se sníží maximálně o 30 %.

Připojení tepelného čerpadla na plošný kolektor nebo zemní sondy

Vzhledem k velmi nízkým teplotám v trubkách sběrače tepla je nutné věnovat zvýšenou pozornost prostupu obvodovou zdí domu a vedení trubek uvnitř objektu k tepelnému čerpadlu.

Trubku kolektoru je nutné tepelně izolovat do vzdálenosti 1,5 m od obvodové zdi domu, jako nejvhodnější se osvědčila izolace na bázi syntetického kaučuku (KAIMANFLEX, ARMAFLEX) s tloušťkou stěny 13 mm.

Pro každou trubku kolektoru je nutné vložit do zdi chráničku z PVC trubky o průměru 75 mm, která se sváže na vnější straně s izolací proti vlhkosti. Do chráničky se zasune trubka včetně tepelné izolace a prostup se důkladně vyplní montážní pěnou.

Všechny rozvody zdroje tepla, včetně ventilů armatur a čerpadla ve strojovně je nutné velice pečlivě izolovat syntetickým kaučukem, aby nedocházelo ke kondenzaci vzdušné vlhkosti.

Ohřev teplé užitkové vody tepelným čerpadlem

Ohřev TUV tepelným čerpadlem má jistá omezení. Abychom mohli využít výkon tepelného čerpadla co nejefektivněji, potřebujeme zásobník TUV s větší kapacitou (max. teplota 50 C) a především velkou plochou výměníku. Pro tepelná čerpadla s výkonem do 11 kW jsou vhodné zásobníky s plochou výměníku min. 2,6 m2 pro výkony od 14 do 21 kW vyhovují zásobníky s plochou výměníku 4,2 - 5,2 m2. Vzhledem k poměrně nízké teplotě TUV dosahované tepelným čerpadlem je nutné každý zásobník vybavit elektrickým topným tělesem, které v určitém časovém intervalu zajistí „převaření“ TUV v zásobníku z hygienických důvodů.

Připravil: Pavel Slováček

Seriál: Tepelné čerpadla - článek z roku 2002

zdroj: Alternativní energie

Líbil se vám článek?

ano: 301     ne: 273

Doporuč


 

Poslat známému


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