Projektanti a montážne firmy sa pri čoraz častejších inštaláciách tepelných čerpadiel nevyhýbajú chybám, ktoré negatívne vplývajú na ich prevádzku.
Predaje tepelných čerpadiel rastú tempom približne +30 % ročne. Potvrdzujú to aj čísla spoločnosti Viessmann na Slovensku. V roku 2019 tu predala zhruba 700 kusov tepelných čerpadiel. Väčšinu z týchto zariadení tvoria čerpadlá s výkonom do 10 kW.
Projektanti a montážne firmy sa pri čoraz častejších inštaláciách tepelných čerpadiel nevyhýbajú chybám, ktoré negatívne vplývajú na ich prevádzku. Peter Kuliaček, produktový manažér spoločnosti Viessmann, sa v prezentácii na konferencii Vykurovanie 2020 zameral na najčastejšie chyby pri navrhovaní a inštalovaní tepelných čerpadiel.
Ako vypočítať prirážku na výkon tepelného čerpadla na ohrev vody?
Tepelné čerpadlá sa používajú aj pri ohreve teplej úžitkovej vody. Projektant si pri návrhu systému spočíta tepelnú bilanciu, zisky a potrebnú energiu na ohrev vody. Pri tepelných čerpadlách sa používajú väčšie zásobníky, najčastejšie s objemom 220 alebo 300 litrov. Energia na ohrev vody vychádza z predpokladu zhruba 0,25 kW na osobu a deň.
Pokiaľ celková hodnota neprekračuje 20 % tepelných strát, napríklad pre štvorčlennú domácnosť rodinného domu (4 x 0,25 kW), nemusí sa započítavať do tepelnej bilancie. To je dosť dôležité, pretože sa môže stať, že rodinný dom má spotrebu energie 8 kW. Preto sa táto hodnota pripočítava iba v objektoch s väčšou koncentráciou obyvateľov, teda napríklad pre bytové domy a hotely.
Podceňovanie plochy výmenníkov v zásobníkoch teplej úžitkovej vody
Často sa podceňuje plocha výmenníkov v zásobníkoch TÚV. Existujú pravidlá ako počítať plochu výmenníka v zásobníku. „Často sa stáva, že sa inštaluje síce bivalentný zásobník, ale nerieši sa sériové prepojenie výmenníkov. Projektant alebo montážna firma inštaluje do hornej časti tepelné čerpadlo, do spodnej časti napríklad solárny systém. To je absolútne zlé riešenie,“ upozorňuje P. Kuliaček.
Napríklad v 300 litrovom zásobníku je pohotovostný objem ohrievaný vrchnou špirálou na úrovni 150 litrov. To znamená, že akonáhle sa odoberie teplá voda, tepelné čerpadlo štartuje. Pri inštalovaní bivalentných zásobníkov sa počíta s prepojením plochy výmenníkov a zväčšením odovzdávacej plochy.
Ďalšou možnosťou sú zásobníky s veľkosťou plochy prispôsobenej vyšším výkonom. Ak sa tepelné čerpadlá zapoja do kaskády, menia sa aj požiadavky na veľkosť výmenníka v zásobníku.
Podceňovanie tepelných spádov a prietokov pri tepelných čerpadlách
Pri tepelných čerpadlách sa podľa P. Kuliačka často podceňujú prietoky a tepelné spády. Existujú rozdielne parametre podľa druhu čerpadla zem/voda a voda/voda. Na sekundárnej strane sa počíta s maximálnym tepelným spádom do 10 K. Pri tepelných čerpadlách zem/voda a pri vzduch/voda so spádom 5K.
Výkon tepelných čerpadiel vzduch/voda sa mení v závislosti od teploty vzduchu. Pri návrhu výmenníka v zásobníku, alebo doskového externého výmenníka, sa musí zohľadňovať letná prevádzka, kedy má tepelné čerpadlo vzduch/voda najvyšší výkon.
Väčšina projektantov a montážnych firiem vychádza z nominálneho výkonu, ktorý je určený pri teplote 2 °C alebo 7 °C. Ale pri 30 °C sa výkon zmení z 10 napríklad na 18 kW.
Ako vybrať akumulačnú nádobu pre tepelné čerpadlo
Akumulačné nádoby predstavujú pálčivú tému pri tepelných čerpadlách. Ak je tepelné čerpadlo s modulovaným kompresorom, podlahový systém bez zónovej regulácie, teda existuje ničím neobmedzovaný dostatočný objem, je možné zapojiť zariadenie priamo na systém.
V ostatných aplikáciách, napríklad s viac vykurovacími okruhmi, kombinácii radiátora a podlahového kúrenia, kaskádových zariadení, či kombinácii s iným zdrojmi (napríklad tuhé palivo) je potrebné zapojenie akumulačnej nádoby.
Stanovenie veľkosti akumulačnej nádoby vychádza zo vzorca 15 – 20 litrov objemu na 1 kW výkonu tepelného čerpadla. Pri kombinácii so zdrojom na tuhé palivo sa však tento vzorec líši 35 - 40 l/kW a odráža dlhšiu dobu akumulácie.
Sú s tým spojené však aj ďalšie problémy. Napríklad pri kombinácii tepelného čerpadla a krbovej vložky vyjde akumulačná nádoba s objemom 750 – 950 litrov. V tomto prípade by tepelné čerpadlo nerobilo nič iné, iba zohrievalo akumulačný zásobník.
Preto sa zapojenie systému rieši tak, že síce prívody od tepelného čerpadla aj krbovej vložky sú spoločné, ale spiatočky sú rozdelené. Zdroj na tuhé palivo ohrieva celý objem zásobníka, tepelné čerpadlo iba polovicu. Nábeh tepelného čerpadla je rýchlejší.
„Dôležité je nezapájať spoločné spiatočky. Zdroj na tuhé palivo pracuje pri iných teplotných spádoch ako tepelné čerpadlo,“ upozorňuje P. Kuliaček.
Tepelné čerpadlá s vyššími výkonmi
Čoraz častejšie sa začínajú inštalovať aj tepelné čerpadlá s väčším výkonom od 120 – 300 kW. Pri kaskádových systémoch je dôležité vedieť, že okrem dobre navrhnutého objemu akumulačnej nádoby, sú podstatné aj dimenzie pripojenia na zásobníkoch. Zásobník musí mať väčšie pripojovacie hrdlá, čím sa zabráni zvýšeniu tlakových strát v systéme.
Pri tepelných čerpadlách typu vzduch/voda sa počíta s tepelným spádom 5 K. Je to preto, že používajú tento prietok aj na rozmrazovanie a tým pádom sú väčšie aj dimenzie. Preto existuje rozdiel oproti systémom s tepelnými čerpadlami zem/voda a voda/voda a jednotlivé navrhnuté dimenzie k zariadeniam sú dvojnásobné v porovnaní s ostatnými typmi tepelných čerpadiel.
Akumulačná nádoba a nedostatok miesta
Často sa stáva, že tepelné čerpadlo s modulovaným kompresorom sa inštaluje do menšieho rodinného domu, kde sa používa zónová regulácia. To znamená, že pri istých podmienkach sa môžu zatvoriť všetky zóny a nie je zabezpečený prietok pre tepelné čerpadlo.
Preto sa aj pre splitové jednotky používa aspoň 40 litrová akumulačná nádoba s prepúšťajúcim ventilom, kde sa zabezpečí prietok v prípade zavretia radiátorov, či podlahového systému. „Nie je to príliš veľká investícia a ochráni sa tým veľa vecí,“ myslí si zástupca spoločnosti Viessmann.
Pri kompaktných jednotkách, kde je problém s nedostatkom miesta, by si mnohí zákazníci akumulačnú nádobu aj inštalovali, ale nemajú kde. Preto Viessmann prišiel s riešením aj pre takéto podmienky. Akumulačnú nádobu zapoja za tepelným čerpadlom – kompaktnou jednotkou. Pred vonkajšími jednotkami by sa nemalo nachádzať nič aspoň do vzdialenosti tri metre. Priestorové umiestnenie jednotky pri inštalácii je dôležité aj z hľadiska servisu.
Často sa nájdu projektanti alebo montážne firmy, ktorí chcú vždy na nejakej časti inštalácie ušetriť, čo sa negatívne odráža na spotrebe, prevádzke zariadenia a zároveň negatívne vplýva aj na samotnú technológiu tepelného čerpadla. Preto Viessmann vypracoval schémy zapojení, od jednoduchých až po najzložitejšie.
V týchto schémach sa už nachádza aj potrebná elektrická predpríprava, vrátane kabeláže, čo urýchľuje čas potrebný na zapájanie týchto zariadení v objektoch. „Výrazne sa tým znížil počet zlých inštalácií s nesprávnou dimenziu potrubia,“ konštatuje na záver P. Kuliaček.
© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.