Eversheds Sutherland
INNOGY
INNOGY

Predaj tepelných čerpadiel rastie, stále viac sa budú používať v modernizovaných budovách

Vlani sa v Európe predalo 568-tisíc tepelných čerpadiel. Do roku 2030 sa má toto číslo zdvojnásobiť.

Predaj tepelných čerpadiel rastie, stále viac sa budú používať v modernizovaných budovách

Foto: Viessmann

Tepelné čerpadlá sa stávajú hlavným prvkom vykurovacieho systému najmä v nových budovách. Potvrdzuje to nielen hodnotenie možných riešení pre bytové a rodinné domy v energetickom štandarde A0, ale aj rastúce čísla predajov týchto zariadení.

“Nech sa na to pozeráte z akéhokoľvek hľadiska, riešením pre dosiahnutie energetickej triedy A0 v budovách sú tepelné čerpadlá. Figurujú v každej kombinácií vhodných riešení pre rodinné aj bytové domy,” uviedol na webinári spoločnosti Viessmann jej konateľ Miroslav Janda.

Trend posunu k väčšiemu používaniu tepelných čerpadiel potvrdzujú aj štatistiky. Každý rok sa v Európe predá viac zariadení, pričom vlani to bolo 568-tisíc jednotiek. Do roku 2030 sa očakáva ďalšie zdvojnásobenie predaja na zhruba 1,2 milióna.

Smerovanie trhu v Európe do veľkej miery určuje Nemecko ako najväčšia ekonomika. Ročne sa tu predá 850-tisíc všetkých zdrojov tepla. Podiel tepelných čerpadiel z toho predstavuje v súčasnosti 15 %. “Predpokladá sa, že do roku 2030 budú tepelné čerpadlá tvoriť až polovicu všetkých zdrojov. Z toho takmer 80 % by malo byť inštalovaných v modernizačných projektoch vykurovania,” ozrejmuje dodávateľ vykurovacej techniky.

Najpredávanejšími zariadeniami sú tepelné čerpadlá typu vzduch/voda, ktoré tvoria až 90 %. Zatiaľ čo monoblokové jednotky sa používajú skôr pri väčších riešeniach, oddelené (tzv. splitové) jednotky sú vhodnejšie pre menšie rodinné domy.

“Tento trend sa však začína meniť v dôsledku nástupu nových horľavých chladív. Monoblokové čerpadlá tak budú zaujímavejšie aj pre menšie objekty, pretože jednotka s horľavým chladivom sa nenachádza vo vnútri,” vysvetľuje Peter Kuliaček, produktový manažér Viessmann pre tepelné čerpadlá a alternatívne zdroje.

Obrázok č.1: Faktor primárnej energie a kombinácie zariadení pre rodinný dom v energetickej triede A0

Splitové a monoblokové tepelné čerpadlá vzduch/voda

Aké sú hlavné výhody a nevýhody splitových a monoblokových tepelných čerpadiel vzduch/voda? Pri splitových čerpadlách, teda s oddelenými jednotkami, nehrozí riziko zamrznutia. Ich prepojenie možno zabezpečiť menším DN potrubím cez otvor v odvodovej stene.

Nevýhodou splitových čerpadiel je nutná asistencia chladiara pri inštalovaní a tiež povinné kontrolné revízie tesnosti chladiaceho okruhu podľa typu chladiva. Častým prejavom je prenášanie vibrácií do objektu. Potrebné je tiež zachovanie maximálneho výškového rozdielu 15 metrov medzi jednotkami a vzdialenosti maximálne 30 metrov. 

Zobrazovať do 12.10.2021

Výhodou monoblokových čerpadiel je neprenášanie vibrácií z vonkajšej jednotky do objektu, vnútorná jednotka neobsahuje chladivo a tým odpadá nutnosť kontrol chladiva. Prepojenie jednotiek sa realizuje väčším otvorom v stene ako pri splitových jednotkách.

Nevýhodou monobloku je možnosť zamrznutia pri súhre určitých extrémnych podmienok. “Napríklad v prípade výpadku elektrického prúdu a nízkych teplôt môže nastať zmrznutie média v kondenzátore a dôjde k poškodeniu vonkajšej jednotky. Ale existujú opatrenia, ktoré tomu zamedzia,” vraví P. Kuliaček.

Ohrev vody cez tepelné čerpadlo

Noví užívatelia tepelného čerpadla, ktorí boli doteraz zvyknutí na kotol, sú pri navrhovaní projektu často prekvapení veľkosťou zásobníka teplej úžitkovej vody. Tepelné čerpadlo totiž potrebuje zhruba dvojnásobne väčší zásobník. Ak doteraz stačilo 150 litrov, bude potrebný objem zhruba 300 litrov.

“Väčším objemom zásobníka sa docieli efektívnejšia prevádzka tepelného čerpadla a predlžuje sa životnosť kompresora,” objasňuje expert zo spoločnosti Viessmann.

Pri výpočte potrebného výkonu tepelného čerpadla sa v určitých prípadoch musí zohľadňovať aj tzv. prirážka na ohrev teplej úžitkovej vody. Je potrebné poznať celkový výkon pre ohrev TÚV v závislosti od počtu členov domácnosti. Pri štyroch osobách a 0,25 kW na osobu a deň je to zhruba 1 kW. Ďalej sa musia spočítať tepelné straty v objekte. Ak celkový výkon pre ohrev teplej úžitkovej vody neprekročí 20 % hodnoty strát, prirážka sa nemusí započítavať do potrebného výkonu tepelného čerpadla.

Napríklad ak tepelné straty dosahujú 10 kW a potrebný výkon pre štvorčlennú domácnosť predstavuje 1 kW, ide o 10 % z hodnoty strát a prirážka sa teda nemusí započítavať. “Avšak pri bytových domoch alebo iných budovách s viacero osobami, táto hodnota často vychádza nad 20 % a je potrebné pripočítať prirážku na ohrev teplej úžitkovej vody,” upozorňuje P. Kuliaček.

Riešenia ohrevu TÚV cez tepelné čerpadlo

Spôsobov, ako riešiť ohrev teplej úžitkovej vody cez tepelné čerpadlo, je viacero. Pri väčších inštaláciách, napríklad výkonoch nad 100 kW, nie je možné napojiť tepelné čerpadlo na výmenník zásobníka, ale je potrebný externý doskový výmenník.

Obrázok č.2: Typy zásobníkového ohrievača vody


Vo všeobecnosti plocha výmenníka zásobníka musí byť pri čerpadle oveľa väčšia než napríklad pri kotli. “Je to dané vzťahom, podľa ktorého 0,25 m2 plochy výmenníka pripadá na 1kW výkonu tepelného čerpadla. Inak povedané, ak máme 10 kW tepelné čerpadlo, potrebujeme asi 2,5 m2 veľký výmenník v zásobníku.”

Pri kaskádových a väčších inštaláciách sa táto plocha výrazne zvyšuje. Odborník upozorňuje na často nesprávne projektovanie zásobníka. “Bežne sa stáva, že v návrhu je 50 kW tepelné čerpadlo s 300 l zásobníkom s vlastnou špirálou. Taký zásobník s výmenníkovou špirálou jednoducho neexistuje, aby teplo dokázala preniesť.”

Problém nie je v počiatočnom výkone a ohreve z teploty 10 °C na 45 °C. “Problém vzniká pri dohreve. Ak sa zásobník zohrieva z 35 °C na nastavených 45 °C, vtedy je odber výkonu výrazne menší, ale čerpadlo musí odovzdať teplo z chladivového okruhu.”

Existujú štyri základné riešenia zásobníkového ohrievača vody: monovalentný, bivalentný, nabíjací, vybíjací. Bivalentný zásobník sa často používa pri výkonoch od 10-16 kW, v ktorom sa sériovo prepoja špirály pre zväčšenie odovzdávacej plochy. Pri väčších realizáciách je potrebný doskový výmenník alebo výmenník s akumulačnou nádobou.

Kombinácia tepelného čerpadla a solárneho termického systému

Častou chybou pri projektových návrhoch je podľa Petra Kuliačeka nesprávne zapojenie solárneho systému do bivaletného zásobníka TÚV. Solárny systém je zapojený do spodnej časti, tepelné čerpadlo do vrchnej časti. To je chybné riešenie.

“Akonáhle zapojíte čerpadlo do vrchnej špirály, táto nemá dostatočnú plochu, čo spôsobuje časté taktovanie pri modulovaných kompresoroch. V 300 l zásobníku sa tak ohrieva iba 150 litrov vody. Keď sa začne vypúšťať aj menšie množstvo vody, tepelné čerpadlo štartuje. Takéto riešenie poskytuje nízky komfort.”

Pri väčších inštaláciách sa používa externá odovzdávacia plocha a tepelné čerpadlo využíva oba výmenníky bivalentného zásobníka. Solárny systém sa zapája na strane studenej vody cez doskový nabíjací systém a výstup solárom zohriateho média vstupuje do cirkulačného vstupu zásobníka.

Viessmann ponúka riešenia pre rodinné domy, ktoré zahŕňajú solárne systémy spolu s výmenníkovou stanicou, cez ktorú sa zásobník nabíja. Pri väčších kolektoroch sa používa externý výmenník.

Akumulácia vody pre tepelné čerpadlá

Pri väčších inštaláciách tepelných čerpadiel, zhruba od výkonu 20 kW, je efektívne používať akumulačnú nádobu. Zvyšuje sa tak objem systému, predlžuje doba chodu a státia kompresora, a tým sa predlžuje jeho životnosť. Akumulačná nádoba je vhodná pri kombinovaných vykurovacích systémoch (napríklad podlahové vykurovanie + radiátory).

“Často sa stáva aj to, že zákazník chce o rad vyššie tepelné čerpadlo kvôli dotácii, čo si môže vyžiadať aj použitie akumulačnej nádoby.”

Súčasťou správnej inštalácie a prevádzky tepelného čerpadla v systéme vykurovania alebo chladenia sú rozmery potrubia. To môže byť medené, oceľové alebo z plastohliníka. “Je jedno, aký materiál sa používa, ale je potrebné dodržiavať odporúčané dimenzie pre danú technológiu,” zdôrazňuje P. Kuliaček.

Pri plastohliníku sa niekedy stáva, že hoci sa dodržia správne rozmery potrubia, pri napájaní cez tzv. “T-čka” alebo “kolienka” sa výrazne zmenšuje priemer. Tým sa znižuje potrebný prietok, čo negatívne vplýva na prevádzku čerpadla.

Umiestnenie a hlučnosť tepelného čerpadla

Dôležitým aspektom pri inštalovaní tepelného čerpadla vzduch/voda je umiestnenie. Pri vonkajších jednotkách je dobré dodržiavať vzdialenosť aspoň tri metre od okolitých prekážok. Pozor treba dávať aj na hlučnosť jednotky, kde sú dôležité dva rôzne parametre: akustický výkon a tlak. Akustický výkon vyjadruje hlučnosť pochádzajúcu priamo z technológie. Akustický tlak je daný dopadom spektra hlučnosti v určitej vzdialenosti od zdroja.

Obrázok č.3: Akustický tlak tepelného čerpadla Vitocal 200-S


Správnosť údajov o hlučnosti uvádzaných výrobcom sa dá v súčasnosti jednoducho overiť na nemeckej internetovej stránke waermepumpe.de/schallrechner. Obsahuje databázu zmeraných zariadení prakticky všetkých značiek a modelov tepelných čerpadiel.

Prevádzka a výkon tepelných čerpadiel typu vzduch-voda závisí od vonkajšej teploty. Ak táto klesne pod určitú hranicu (bivalentný bod), je potrebné spustenie ďalšieho zdroja. Ako sa určuje bivalentný bod?

Uvažujeme s novým rodinným domom v Bratislave s vykurovacou plochou 160 m2, tepelnými stratami 8 kW, podlahovým vykurovaním a vonkajšou dimenzačnou teplotou -11 °C. V tomto prípade bivalentný bod predstavuje -7 °C, kedy sa zapína elektrický prietokový ohrievač.Ideálny návrh bodu bivalencie by sa mal pohybovať medzi -7 až -10 °C.

Ponuka tepelných čerpadiel Viessmann

Konštrukčné aj výkonové parametre tepelných čerpadiel v súčasnosti sú vhodné najmä pre novostavby, menej pre rekonštruované objekty. Budúci vývoj však smeruje k vyššiemu používaniu tepelných čerpadiel v modernizáciách.

Viessmann ako dodávateľ technických zariadení musí na tento trend reagovať a prichádzať s riešeniami. To znamená s ponukou čerpadiel, schopných zabezpečiť vyššiu výstupnú teplotu, či výkonovo prispôsobiť zariadenie pre inštalovanie do pôvodného vykurovacieho systému.

Pri tepelných čerpadlách zem-voda a voda-voda nedochádza z hľadiska používania chladív ku zmenám. Stále sa používa R410A. Viessmann však ponúka rad Vitocal 200-G s pôvodným chladivovým okruhom určeným pre vyšší rad Vitocal 300-G, no bez zmenej ceny. Znamená to vyššiu účinnosť a ostatné parametre pri rovnakej cene. Ide o jednotky s výkonom do 17 kW (zem-voda), resp. 23 kW (voda-voda).

Tepelné čerpadlá Vitocal 300-G menia kompresory on-off na modulované. Vďaka tomu dokážu pripraviť teplú úžitkovú vodu až do teploty 60 °C bez pomoci dodatočného ohrevu zásobníka. Výhodou modulovaných kompresorov je aj tzv. nočný režim, kedy zariadenie funguje v nočných hodinách s nižším výkonom a tým aj hlučnosťou.

Čerpadlá tohto radu s výkonom do 16 kW (zem-voda), resp. 25 kW (voda-voda) majú integrovaný prietokový ohrievač, zásobník aj obehové čerpadlá. Vyššie výkonové rady do 42 kW (zem-voda) alebo do 58kW (voda-voda) sa uplatňujú skôr pri kaskádovom zapojení.

Riešenie aj pre odpadové teplo

Okrem sériových produktov, ktoré je Viessmann schopný dodať do niekoľkých dní, sa vyrábajú na zakázku aj tzv. Pro série. Sem patrí Vitocal 200-G Pro v dvoch výkonových radoch do 100, resp. 125 kW. “Ich výhodou je možnosť inštalovania aj do rohov miestností,” objasňuje P. Kuliaček.

Vyšší “pro” rad Vitocal 300-G Pro umožňuje dodávať výkony až do 280 kW (voda-voda). Pri projektoch s potrebnou vyššou výstupnou teplotou ako 60 °C, teda napríklad inštalácie do už existujúceho pôvodného systému, je vhodné tepelné čerpadlo Vitocal 350-HT Pro s nezápalným a netoxickým chladivom R1234ze s veľmi priaznivým faktorom GWP=6.

“Výhodou čerpadla je aj to, že dokáže pracovať s primárnou teplotou až do 50 °C a výstupnou až do 90 °C. Je to teda vhodné riešenie pre odpadové teplo. Výkon v prípade typu voda-voda sa pohybuje až do 350 kW.”

Splitové tepelné čerpadlá vzduch-voda

Viessmann ponúka rad Vitocal 100-S aj 200-S, pričom o niečo viac sa predávajú zariadenia vyššieho radu. Najnižší cenový rad prešiel zmenou chladiva na R32, čo sa odrazilo na parametroch. Výstupná teplota sa mierne zvýšila na 58 °C. Zvýšil sa aj faktor účinnosti vykurovania COP a chladenia EER. Všetky jednotky obsahujú jeden modulovaný kompresor a elektrický prietokový ohrievač.

Obrázok č.4: Parametre tepelného čerpadla vzduch-voda Vitocal 200-S a 222-S

Aké novinky chystá Viessmann v tomto roku

Dodávateľ vykurovacej techniky pripravuje ešte v tomto roku viacero noviniek v segmente tepelných čerpadiel. Aj splitové jednotky vzduch-voda Vitocal 200-S postupne prejdú na chladivo R32 pri maximálnej náplni do 1,5 kg. Zmenami prejde dizajn aj výkonové parametre, čo sa odrazí napríklad na nižšej hlučnosti.

Výraznú zmenu čaká portfólio vnútorných jednotiek. “Sme si vedomí toho, že s hydraulikou sú problémy. Inštalatér musí riešiť rôzne komponenty, aby sa dosiahol potrebný prietok. Preto väčšina jednotiek bude vybavená už aj expanznou nádobou s objemom 10 alebo 18 litrov,” hovorí produktový manažér spoločnosti Viessmann. Nové vnútorné jednotky zároveň umožnia skrátiť celkový čas montáže až o 90 minút.

Obrázok č.5: Nové vnútorné jednotky Vitocal 2XX-S


Viessmann plánuje uviesť na trh koncom roka aj monoblokové tepelné čerpadlá v radoch 150 a 250-A. Budú založené na chladive R290 (vo vonkajšej jednotke) a používať vyššiu výstupnú teplotu až do 70 °C.

Vyšší výkonový rad tepelných čerpadiel vzduch/voda Energycal je vhodný najmä pre novostavby pri výstupnej teplote do 65 °C. Ale aj tu prichádza dodávateľ s novinkou, určenou najmä pre projekty rekonštrukcií. Energycal AW PRO HT EVO poskytne výstupnú teplotu až do 80 °C. “Na slovenský trh by mal byť uvedený od augusta tohto roku,” upresňuje P. Kuliaček.


Diskusia (0)

Pridajte komentár

Táto funkcia zabraňuje robotom pridávať neadekvátne príspevky. Zadajte prosím overovací kód, ktorý je výsledkom uvedeného vzorca.



Pre pridanie nového komentára sa prosím prihláste.


Mohlo by vás zaujímať

Pozvánka na konferenciu: ENERGOFÓRUM® 2021

Pozvánka na konferenciu: ENERGOFÓRUM® 2021

Najväčšie osobnosti slovenskej energetiky budú diskutovať na 15. ročníku konferencie pod záštitou Ministerstva hospodárstva SR. Podujatie bude možné premiérovo sledovať online.

Implementácia Monte-Carlo simulácie do procesov obchodovania s energetickými komoditami

Implementácia Monte-Carlo simulácie do procesov obchodovania s energetickými komoditami

Situácia na trhoch s energetickými komoditami sa dynamicky mení. Preto je nevyhnutné mať k dispozícii nástroje, ktoré umožnia nielen rozpoznať zmenu trhu, ale aj simulovať takéto situácie na trhu a posúdiť ich vplyv na obchodné portfólio.

VSE ubezpečuje zákazníkov, že dodávka elektriny je pre nich zabezpečená

VSE ubezpečuje zákazníkov, že dodávka elektriny je pre nich zabezpečená

Východoslovenská energetika zabezpečí plynulú dodávku elektriny. Zo strany zákazníkov spoločnosti SLOVAKIA ENERGY nie sú potrebné žiadne úkony.