HPSU compact více než jen tepelné čerpadlo
V roce 2010 přišla německá společnost ROTEX s novinkou kompaktního tepelného čerpadla, které nemá na trhu obdoby. Nejen že se jedná o tepelné čerpadlo s plynulou regulací výkonu se špičkovou japonskou invertorovou technologií od společnosti Daikin, ale jedná se i o kompletní otopný systém, který umožňuje kombinace jednotlivých zdrojů, ať už se jedná o tepelné čerpadlo, solární systém, kombinace s plynovým kotlem, elektrokotlem či kotlem na tuhá paliva. Systém řeší kompletně nejen vytápění, ale i ohřev teplé užitkové vody, popřípadě ohřev bazénové vody.
Tepelné čerpadlo HPSU compact se skládá z venkovní kompresorové jednotky o vý-konu od 6ti do 16ti kW (6, 7 a 8kW - malá venkovní jednotka s Daikin invertor swing kompresorem, 11, 14 a 16 kW velká venkovní jednotka s Daikin invertor scroll kompresorem) a z vnitřní jednotky, což je vlastně integrovaná vnitřní jednotka tepelného čerpadla umístěná na speciálním akumulačním zásobníku ROTEX, který tvoří mozek celého otopného systému budovy. Tato akumulační nádoba díky svým unikátním vlastnostem dokáže kombinovat různé topné systémy tak, že vždy upřednostňuje ty nejlevnější a nejefektivnější zdroje před těmi ostatními. Je vytvořena ze dvou vysoce odolných plastových nádob, které se vkládají do sebe a pod vysokým tlakem do prostor mezi nimi je vháněna polyuretanová pěna. Díky tomuto systému výroby má akumulační nádoba vynikající izolační vlastnosti. Objem akumulační nádoby tepelného čerpadla HPSU compact je 500 l a tepelná ztráta je pouze 1,4 kWh za den při teplotě v akumulaci 60 °C. Tepelná ztráta akumulace je tak asi třetinová oproti standardním zásobníkům stejného objemu.
Akumulační nádoba tepelného čerpadla ROTEX HPSU compact je otevřená nádoba s atmosférickým tlakem a její největší předností je dokonalá stratifikace vody (vrstvení vody dle teploty). Tato stratifikace je mnohem výraznější než u standardních tlakových nádob, což umožňuje maximální využití solární energie ze solárního systému ROTEX Drain Back, který k tepelnému čerpadlu HPSU compact lze velice snadno doplnit.
Jak vnitřní jednotka tepelného čerpadla HPSU compact vypadá a co se skrývá uvnitř, je znázorněno na obrázku níže. Uvnitř jednotky se skrývá několik výměníků s různými funkcemi. Největší výměník (5) slouží pro průtokový ohřev teplé pitné vody. Výměník pro dobíjení, kterým tepelné čerpadlo dodává energii do akumulace pro zajištění dostatečného ohřevu teplé vody je znázorněn na schématu pod číslem 6. Třetí výměník, který slouží pro případný předehřev topné vody pomocí solární energie je značen číslem 7. Prostor kolem tohoto výměníku je vymezen izolací (8) tak, abychom případným předehřevem topné vody neubrali příliš mnoho energie teplé pitné vodě.
Ohřev teplé vody - jen v té nejvyšší hygienické kvalitě
Tepelné čerpadlo HPSU compact řeší ohřev teplé vody pomocí extrémně dlouhého výměníku, který má délku 44 m a teplosměnnou plochu 6 m2. Studená voda z řadu jde do nejspodnější části nádrže a pak protéká vlnovcovým výměníkem z nerez oceli směrem vzhůru. Postupně odebírá energii z akumulační nádrže a stoupá až do horní části zásobníku, kde již má požadovanou výstupní teplotu. Díky extrémní ploše výměníku je zajištěno dostatečné množství vody pro celou rodinu. Pro projektanty jsou k dispozici detailní technická data pro optimální návrh (např. při teplotě 50 °C v akumulaci a průtoku 12 l/min získáme 272 litrů 40 °C vody bez nutnosti dobíjení energie do akumulace).
Průtočný ohřev teplé vody zaručuje uživateli perfektní hygienické vlastnosti. Voda v tomto zásobníku stagnuje minimální dobu a v minimálním objemu. Dokonce nedochází k žádným usazeninám a není třeba nijak vodu přehřívat, abychom ji ochránili proti legionelle. Kvalitu vody ROTEX garantuje nejen svojí více jak 25tiletou zkušeností s tímto průtočným ohřevem, ale také rozsáhlými studiemi provedené univerzitou v německém Tübingenu. Teplá pitná voda je tedy opravdu pitná a dosahuje perfektních hygienických vlastností, mnohem lepších, než při standardním akumulačním ohřevu.
Perfektní stratifikace - její význam v praxi
Jak studená pitná voda jde nejprve dolů do nejspodnější části výměníku a pak putuje nahoru, přispívá tím k ideálnímu vrstvení vody dle teplot tak, že v dolní části máme vodu nejstudenější, blížící se teplotě pitné vody z řadu, a nahoře nejteplejší rovnající se požadované teplotě teplé vody. Pokud začne klesat teplota vody v akumulaci i v horních vrstvách, tepelné čerpadlo přes integrovaný trojcestný ventil začne ohřívat topnou vodu proudící do výměníku pro dobíjení (6). Topná voda v tomto případě protéká výměníkem od z hora dolů opět tak, abychom měli co nejchladnější vodu v dolní části a nejteplejší v horní a zachovali tak stratifikaci. Všimněte si, že přes tento výměník se dohřívá pouze horní dvě třetiny nádrže, spodní část se nechává vždy co nejchladnější pro případný ohřev solárním systémem ROTEX Drain Back Solaris.
ROTEX Drain Back Solaris je unikátní solární systém, který pracuje s obyčejnou vodou čerpanou přímo z nejspodnější části akumulační nádrže tepelného čerpadla HPSU compact bez nutnosti použít neekologické nemrznoucí směsi. Solární systém se skládá ze solárních panelů a z čerpadlové jednotky s regulací (G). Tato jednotka se velice snadno připevňuje na zásobník HPSU compact tak, aby nasávala vždy nejchladnější vodu z nejspodnější části akumulace přímo do solárního systému. Čerpadlová jednotka začne čerpat vodu z dolní části akumulace pouze tehdy, pokud na solárních panelech je zaznamenána teplota vyšší. Pokud se tento stav změní a teplota na solárech bude nižší, oběhová čerpadla se zastaví, systém se zavzdušní a voda samospádem vteče zpět do akumulace (systém se musí montovat ve spádu!). Systém tedy zůstává prázdný a v případě správné instalace nemůže dojít k zamrznutí.
V čerpadlové jednotce jsou dvě čerpadla, první s proměnným průtokem a druhé standardní. Pokud je teplota na solárních panelech vyšší než voda v akumulaci, sepnou se nejprve obě čerpadla, aby byl překonán výškový rozdíl. Po zavodnění systému běží pouze první čerpadlo s proměnným průtokem, které je modulováno na základě teploty vody, která se nám vrací do akumulace. Pokud je voda ze soláru výrazně teplejší než voda dole v akumulaci, pak oběhové čerpadlo zvyšuje svůj průtok a rychleji ohřívá vodu v akumulaci. Pokud rozdíl teplot klesá, snižují se i otáčky čerpadla. Tím se minimalizuje spotřeba energie na pohon čerpadel a zároveň optimalizuje ohřev akumulace.
Teplá voda ze solárních panelů se vrací zpět do akumulace pomocí systému „trubka v trubce". Voda ze slunečních kolektorů jde vnitřní trubkou úplně dolů a tam pak vtéká do druhé trubky, která je perforovaná. Touto perforovanou trubkou pak ohřátá voda vytéká v místech odpovídající teploty a díky tomu se nenarušuje stratifikace v zásobníku. Ve spodní části akumulace tak zůstává voda s nejnižší možnou teplotou a tím se zvyšuje efektivnost solárního ohřevu.
ROTEX Drain Back Solaris má asi o 10 - 15 % vyšší výtěžnost ze slunečního záření než standardní systémy stejných dimenzí. Je to právě z důvodu perfektní stratifikace, díky které dosahujeme podstatně větších teplotních rozdílů v dolní a horní části zásobníku. Druhý důvod je, že voda z akumulace je přímo čerpána do solárních panelů a tedy přenos tepla není přes další výměník. Zatřetí, voda má větší tepelnou kapacitu, nežli glykolová směs, proto nám pro přenos stejného množství energie postačí menší průtok.
V zimních mrazivých ale slunečných dnech ROTEX Drain Back systém pracuje samozřejmě taktéž. V případě, že teplota na soláru překročí 60 °C, oběhová čerpadla opět sepnou a umožní solární ohřev vody v akumulaci bez rizika zamrznutí. Jelikož je v systému voda a ne glykol, jedná se o zcela ekologický a bezúdržbový systém. Glykolová směs má omezenou životnost, musí se pravidelně kontrolovat a měnit, což klade poměrně značné finanční nároky na uživatele. Ohromnou výhodou solárního systému ROTEX je jeho chování v letním období. V případě, že se voda v akumulační nádobě ohřeje na maximální teplotu 85 °C, oběhová čerpadla se zastaví a systém se samospádem vypustí. Solární panely jsou prázdné a nemusíme tedy řešit, co s přebytkem energie v létě.
Inteligentní systém - nejdřív solární energie, pak až energie z tepelného čerpadla
Jak celý systém funguje? Proč je výhodné kombinovat ROTEX HPSU compact se solárním systémem ROTEX Drain Back?
Předtím, než se sepne tepelné čerpadlo, aby dodávalo energii pro vytápění, spustí se oběhové čerpadlo topného systému, které protočí vodu nejprve přes výměník tepelného čerpadla HPSU compact umístěného ve středu akumulační nádoby (7). Pokud je akumulační nádoba vyhřátá od sluníčka pomocí solárního systému, pak se voda předehřeje v této akumulaci, jde do podlahového vytápění nebo radiátorů a vrací se zpět do tepelného čerpadla. V závislosti na teplotě vody na zpátečce a požadované výstupní teplotě vody se spíná plynule regulovatelný invertorový kompresor. Pokud se nám voda předehřála od sluneční energie, pak kompresor sníží svůj výkon a pouze dohřívá vodu v systému. Tím se snižuje spotřeba elektrické energie potřebná pro chod tepelného čerpadla. V ideálním případě vytápíme pouze solární energií a tepelné čerpadlo máme v záloze.
Z obrázku je zřejmé, že přitápění využíváme pouze tehdy, pokud je sluneční energie dostatek. Přednost má vždy ohřev teplé vody. Proto je prostor kolem výměníku vymezen izolací (8), která sahá asi do dvou třetin velikosti nádoby. V případě, že nám sluneční energie ohřeje horní dvě třetiny, pak se sluníčkem začíná vyhřívat i prostor kolem výměníku pro přitápění.
Tepelné čerpadlo HPSU compact lze nazvat jako kompletní strojovnu topného systému domu, která zabírá pouze 0,62 m2 a která zajistí vytápění a ohřev teplé vody jak tepelným čerpadlem, tak solárním systémem (jako příslušenství). Zákazník má možnost zvolit si i systém, který umí vyrábět studenou vodu a tu použít pro klimatizování místností. Solární systém lze k jednotce kdykoliv libovolně dopojit - pouze se osadí čerpadlová skupina a regulace na akumulační nádobu a ta se napojí na solární panely. Není třeba žádný zásah do stávajícího topného systému a systému ohřevu teplé vody! Tepelné čerpadlo HPSU compact dosahuje opravdu výborných provozních parametrů. Průměrný roční topný faktor SCOP (SCOP vyjadřuje poměr dodané energie ku spotřebované energii za celé otopné období v dané lokalitě) dosahuje pro podlahové vytápění hodnot až 3,4 (z jedné kWh spotřebované energie dodáme do objektu 3,4 kWh tepla v průměru za sledované topné období).
V kombinaci tepelného čerpadla HPSU compact a solárních panelů ROTEX Drain Back Solaris dosahujeme dokonce průměrných ročních faktorů až 4,2 (solární systémy dodají až 20 % veškeré roční energie potřebné pro vytápění a ohřev TV). Kombinace tepelného čerpadla HPSU compact a solárních panelů se tak bez problémů může rovnat tepelným čerpadlům země-voda, voda-voda, které jsou investičně podstatně dražší a jejich realizace mnohem složitější.
Text: Ing. Dana Ročková
Pridať komentár
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax