Technologie kotelny s tepelnými čerpadly

Tepelné čerpadlo:

            Pro pokrytí tepelných ztrát dle energetického auditu byla navržena kaskáda dvou TČ o výkonu 2 x 14,8kW s bivalentním zdrojem 2 x 8,8 kW s kaskádovým trojstupňovým spínáním. Tepelné čerpadlo vzduch-voda STIEBEL ELTRON WPL 23E vnitřní provedení o výkonu 2 x 14,8kW, elektrický příkon 2 x 4,2 kW, topný faktor 2,5- 4,5 (3,5 při A+2/W35 °C) dle EN 14511. Scroll rotační kompresor s mezivstřikováním chladiva , ekologické chladivo R 407 C. teplota topné vody +15 až 60°C .

            Tepelné čerpadlo vzduch-voda STIEBEL ELTRON WPL 23E je vybaveno moderním scroll kompresorem s mezivstřikováním chladiva, to kompresor scroll chladí při nízkých venkovních teplotách a je dosahováno vyššího topného výkonu. Scroll (neboli spirálu), obíhající po dráze, definované souvisejícímu dalšímu nepohyblivému scrollu (spirále). Nepohyblivý scroll je upevněn k tělu kompresoru. Pohyblivý scroll je spojen s klikovou hřídelí a obíhá po dráze, avšak nerotuje. Oběžný pohyb vytváří řadu plynových kapes, které se přemísťují mezi oběma scrolly. Na vstupu dochází k nasávání plynu, který se pohybem přesouvá doprostřed scrollů, kde pak dochází k jeho výstupu. Vzhledem k tomu, že plynové kapsy se při přemisťování dovnitř zmenšují, teplota i tlak se zvyšuje na potřebnou hodnotu. Tepelné čerpadlo WPL 23E je schopno při nasávání -20°C teplého vzduchu připravovat až 60°C horkou vodu. Video ukazuje, jak takový kompresor funguje.

            Zvolily jsme klasické tepelné čerpadlo prověřené víc jak 50lety vývoje a zdokonalování i s ohledem na budoucnost (lacinější výměna kompresoru) oproti tepelným čerpadlem s frekvenčně řízeným kompresorem. Tepelná čerpadla s frekvenčně řízenými kompresory, mají prakticky stejnou spotřebu elektřiny jako tepelná čerpadla bez této technologie. V zimě jim sice méně klesá výkon a potřebují tak menší dotop, ale je to kompenzováno zvýšeným elektrickým příkonem kompresoru.

            Tepelné čerpadlo s frekvenčně řízeným kompresorem je zjednodušeně kompresor, který reguluje otáčky motoru v rozsahu 20% až 100%. Tyto kompresory mají podstatně složitější část pohonu (elektromotor). Vlastní kompresor s motorem je často jedna monolitická součástka, a pokud se cokoli v motoru, nebo v kompresoru rozbije je nutno vyměnit tento celek. Výhodou frekvenčně řízených kompresorů je menší počet startů a to, že větší část roku pracují na nižší než nominální výkon a ve většině případů není zapotřebí taktovací nádrž. Díky tomu, ale musí být v provozu zhruba trojnásobně delší dobu než standardní kompresory, což jejich životnost naopak zkracuje. Stejně tak se kompresory výrazně opotřebovávají, když musí pracovat část roku na minimální a část roku na maximální výkon. Selským rozumem lze odvodit, že životnost obou typů kompresorů bude velmi podobná, i když každý typ kompresoru bude opotřebováván z jiného důvodu. Kompresory s frekvenčním řízením v případné výměně jsou dvakrát až třikrát dražší než standartní kompresory.

Solární panely:

             Solární kolektory jsme koupily od stejného dodavatele jako celou kotelnu. Solární kolektor STIEBEL ELTRON SOL27 basic má absorpční plochu 2.53m² o výkonu až 2kW. Solární set je sestaven do dvou skupin po pěti kolektorech s regulací SOKI 7plus pro dvě odběrná místa. Prioritně se mi nahřívají nádrže na TUV a až následně jde teplo do topné vody.

             Na internetu i v odborných kruzích se živě diskutuje, jestli v našich podmínkách mají solární panely smysl. Obecně se ustálil názor, pokud návratnost investice do solárních panelů bude kratší, než 10 let je to rentabilní. Pokud porovnávám investici do solárních panelů proti ceně od bývalého dodavatele tepla, tak investice by se vrátila do 5ti let. Pokud ale porovnávám s cenou tepla z tepelných čerpadel (cena elektřiny z roku 2010) tak návratnost je skoro 15ti letá. Samozřejmě cena elektřiny bude jen stoupat a tím se i zkracovat návratnost.

             Celý projekt byl přizpůsoben programu zelená úsporám, bohužel jsme nestihly podat včas žádost, těsně před podání přestaly přijímat žádosti. Mohly jsme získat až 500 000,-Kč a tím by se celý solární systém okamžitě zaplatil.

Akumulační zásobník TUV :

            Nedílnou součástí kotelny je akumulační zásobník pro teplou užitkovou vodu (TUV). Pomocí výpočtů a z údajů za poslední topnou sezonu byla vypočítána průměrná denní spotřeby TUV cca 1500l. Ideální akumulační zásobník pro TUV by měl mít 1500l tj. denní spotřebu. Další aspekt je cirkulace TUV, pokud by byla zapnutá 24h denně tak by vyzářila tolik tepla rovnající se nahřátému 500l zásobníku TUV, to už jsme na 2000l.

            Pro přípravu TUV byly zvoleny akumulační zásobníky od STIEBL ELTRON SBB 501WP SOL a to v počtu 2 kusů t. 1000l. Rozdělit objem na dva zásobníky bylo potřeba, protože jsme byly omezeny průchodnosti (80cm dveře) a výškou sklepa. Zásobníky jsou připojeny paralelně k rozvodům vody. Jednomu tepelnému čerpadlu vždy náleží jedna akumulační nádrž, kterou nahřívá. Ze samotné konstrukce vyplívá, že se nenahřívá celý objem nádrže, ale asi jen 70%. To znamená, po nahřátí tepelnými čerpadly máme k dispozici jen cca 700l nahřáté vody.

            Pokud svítí sluníčko celý den, používá se spodní výměník a nahřívá vodu od spodu. tak že večer máme k dispozici nahřátý celý objem 1000l. Pokud slunce je za mraky tak ve spodní části nádržích je studená voda a slunce aspoň předehřívá studenou vodu z vodovodního řadu.

Nabíjecí zásobník topného okruhu :

            Protože nemáme tepelné čerpadlo s proměnným výkonem a solární systém máme i pro podporu topné soustavy potřebujeme taktovací zásobník pro topný okruh. Zvolily jsme 700 litrový zásobníky SBP 700 E SOL. Tento zásobník nahřívají obě dvě teplená čerpadla a z tohoto zásobníku je pomocí oběhového čerpadla rozvedena topná voda k jednotlivým radiátorům.

            Solární systém pomáhá topení převážně v jarních a podzimních dní kdy je přes den dostatek slunečního svitu a noc je již chladná. V této situaci jsou důležité regulační ventily u jednotlivých radiátorů, protože potřebu topit mají jen pokoje otočené na severní stranu, jižní strana je vyhřátá od sluníčka. V takovýto slunný a zároveň chladný den pro večerní přitop je obvykle k dispozici 700l zásobník nahřátý od sluníčka až na 60°C. Tato zásoba stačí pro příjemné zavlažení spodních chladných místností na severní straně.