Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Aké nižšie zdroje tepla čerpadlá na vykurovanie domu sa najčastejšie používajú a prečo?
V rodinných domoch môžeme pre čerpadlo jednoducho využiť prírodné zdroje tepla - zem, zemnú a povrchovú vodu a predovšetkým vzduch. Pri rozhodovaní o jednom z nich treba brať do úvahy ako náklady na inštaláciu, tak aj možnú efektivitu systému, pretože od toho závisia následné náklady na jeho prevádzku. Účinnosť čerpadla úzko súvisí s teplotou nižšieho zdroja tepla – čím je vyššia, tým menej elektriny je potrebné na získanie teploty vody potrebnej na zásobovanie vykurovacieho systému.Teplota prírodných prameňov sa počas roka mení:
- podzemná voda - od 8 do 12oC,
- povrchová voda - od 2 do 10oC,
- zem - od -3 do 5oC,
- vzduch - od -20 do viac ako 30oC.
Z toho vyplýva, že najvyššiu priemernú ročnú účinnosť dosahujú čerpadlá, ktorých nižším zdrojom tepla je podzemná voda a najnižším vzduch. To však neznamená, že najvýnosnejšie je inštalovať tepelné čerpadlá, ktoré odoberajú teplo z vody. To je zvyčajne spojené s vysokými nákladmi na inštaláciu. Preto je často lepším riešením zvoliť vzduchové čerpadlo - takáto investícia je najlacnejšia.
Pre rozhodnutie o najvýhodnejšom type nižšieho zdroja tepla sa oplatí poveriť priemyselného projektanta vykonaním technickej a ekonomickej analýzy porovnávajúcej rôzne riešenia v štádiu projektovania budovy.Môže obsahovať nielen prevádzkové náklady, ale aj odhadované kapitálové výdavky, ktoré môžu mať v mnohých prípadoch rozhodujúci vplyv na výber zariadenia. Pozrime sa bližšie na každý z nižších zdrojov tepla a pozrime sa, čím sa vyznačujú.
Umelé zdroje sú vhodné aj na napájanie tepelných čerpadiel, napríklad odpadové teplo z priemyselných alebo poľnohospodárskych procesov - splašky, kvapaliny a plyny ohrievané pri technologických procesoch. Majú pomerne vysokú teplotu, nezávislú od ročného obdobia, takže dokážu zabezpečiť veľmi dobrú účinnosť vykurovacieho systému. Bohužiaľ, ich dostupnosť je obmedzená a preto málo využívaná.
Obsah
- Nižší zdroj tepla - zem a voda
- Spodný zdroj tepla - vzduch
- Pramene podzemnej vody - ťažkosti
Nižší zdroj tepla - zem a voda
Na využitie energie vo forme tepla zo zeme je v ňom umiestnený horizontálny kolektor (nazývaný aj horizontálny zemný výmenník tepla) alebo vertikálne sondy (vertikálny zemný výmenník tepla). V oboch prípadoch ide o podzemné vedenia z polyetylénových rúr, naplnené nemrznúcim prostriedkom, zvyčajne roztokom vodného glykolu.
Výhoda zemného vertikálneho kolektora oproti horizontálnemu výmenníku spočíva najmä v tom, že zaberá oveľa menej miesta a má malý vplyv vonkajších faktorov na teplotu zeme pod hĺbkou 10 m. horizontálny kolektor je lacnejší. V hĺbke 1,2 – 1,8 m, kde sa oplatí ho položiť, však dochádza k pomerne veľkým teplotným výkyvom a pôda, v ktorej je uložený horizontálny kolektor, sa musí na jar a v lete „regenerovať“, na čo je neobmedzená expozícia na slnečnú energiu a dažďovú vodu. Preto by nemal byť pokrytý betónovým povrchom.Na získanie energie z podzemnej vody sa čerpá z hlbinného vrtu. Takto zozbierané teplo sa v doskovom výmenníku odovzdáva do takzvaného krátkeho teplovýmenného okruhu naplneného nemrznúcim roztokom glykolu, ktorý slúži na ochranu výparníka tepelného čerpadla pred usadeninami a koróziou. Len ten odovzdáva teplo výparníku.
Keď je spodným zdrojom povrchová voda (napríklad jazierko), teplo sa z nej môže odoberať jedným z vyššie uvedených spôsobov - pomocou horizontálneho kolektora naplneného glykolovým roztokom ponoreným do vody, alebo jeho prečerpávaním cez výmenník tepla medziokruhu s výmenou tepla.
Vzhľadom na náročnosť montáže a vysoké investičné náklady súvisiace s realizáciou tohto typu projektu nie sú vodné spodné zdroje tepla v bytovej výstavbe často využívané. Odpadová voda môže byť aj dobrým nižším zdrojom tepla, ale množstvo odpadovej vody vyprodukovanej v domácnosti je nedostatočné na to, aby sa dalo využiť v technologickom procese na odber energie.
Spodný zdroj tepla - vzduch
Vzduch je najlacnejší, pretože nevyžaduje takmer žiadne investičné práce, spodný zdroj tepla. Veľkou nevýhodou tohto riešenia sú zmeny teploty vzduchu – tá je najnižšia v zime, kedy je potrebná najvyššia účinnosť tepelného čerpadla. To znamená, že jeho účinnosť je v tom čase najnižšia. Preto sa stáva, že na vykurovanie domu je potrebné použiť doplnkový zdroj tepla. Vyššie prevádzkové náklady vzduchových tepelných čerpadiel sú však vo všeobecnosti kompenzované nižšími investičnými nákladmi ako pri iných riešeniach. V súčasnosti sú na trhu vzduchové tepelné čerpadlá, ktoré bez problémov zvládajú teplotu vykurovacej vody 60ºC pri nízkych teplotách vonkajšieho vzduchu.
Tepelné čerpadlá poháňané vonkajším vzduchom nevyžadujú špeciálne miestnosti - sú umiestnené vonku vedľa budovy alebo zavesené na stene a zaberajú málo miesta.V budove sú umiestnené aj tepelné čerpadlá poháňané vzduchom privádzaným zvonku cez špeciálne potrubie. Používajú sa na zamedzenie hluku v okolí domu.
Ako spodný zdroj možno použiť aj vzduch odvádzaný zvnútra domu (s teplotou 5-20°C). Obmedzením pri použití takto poháňaných tepelných čerpadiel je ich nízky vykurovací výkon. Sú vhodné pre použitie v nízkoenergetických a pasívnych stavbách. V iných sa dajú použiť na prípravu teplej úžitkovej vody, vetranie či klimatizáciu (ako rekuperátor) alebo na podporu vykurovacieho systému. Vzduchové tepelné čerpadlá sú výborným riešením v malej stavbe na malom pozemku, kde nie je možné inštalovať zemný výmenník tepla alebo keď chceme znížiť náklady na vykurovanie rodinných domov inými klasickými zdrojmi tepla, napríklad kotlami na pomerne drahé palivo. olej alebo propán. V období miernej vonkajšej teploty ich potom čiastočne nahrádza čerpadlo.
Pramene podzemnej vody - ťažkosti
Hoci má podzemná voda najvyššiu teplotu bez ohľadu na hĺbku a ročné obdobie (asi 10oC), v Poľsku sú najbežnejším riešením zemné sondy. Je to spôsobené tým, že systém podzemných vôd na báze podzemných vôd je problematickejší, takže jeho vyššia účinnosť sa nepremieta do lepšieho ekonomického efektu. Pozostáva zo studní na odber a vypúšťanie vody. Vyžaduje si to určenie polohy a výdatnosti zdroja, úrovne zvodnenej vrstvy, miestnych hydrogeologických pomerov a kvality vody. Vzhľadom na obsah nečistôt v spodnej vode odporúčajú výrobcovia čerpadiel použiť nepriamy výmenník tepla na ochranu výparníka v tepelnom čerpadle pred usadeninami a koróziou. Stáva sa, že keď hladina minerálnych a chemických nečistôt vody prekročí prípustné hodnoty alebo je odber vody príliš malý, nie je možné ju použiť ako zdroj tepla.
Ďalšími nevýhodami tohto typu riešenia sú dlhá doba realizácie a najmä nepredvídateľné zmeny účinnosti zdroja a kvality vody v budúcnosti. Na druhej strane, ťažkosti pri využívaní povrchových vôd vyplývajú predovšetkým z častého nedostatku vodnej nádrže v okolí stavby, ale aj z náročného procesu vybavovania žiadostí o povolenie, pretože v Poľsku sú všetky rieky a jazerá vo vlastníctve štátom. Len rybníky s rybami sú v súkromnom vlastníctve. Ak sa rozhodneme pre systém s priamym odberom vody a jej prečerpávaním cez medzivýmenník, treba vyriešiť problém zanášania a zanášania výmenníka a vodného čerpadla. Ak má byť teplo prijímané cez ponorný výmenník tepla, vodný zásobník by mal mať dostatočne veľkú plochu a hĺbku viac ako 3-4 m. Treba pamätať aj na to, že v zime sa v ňom teplota vody bude blížiť k 0o C av prípade silného znečistenia dokonca klesnúť pod túto hodnotu.