Sdílet
 

Soláry nebo tepelné čerpadlo?

Datum vydání: 23.07.2010 | autor:
O alternativních zdrojích energie, solárních systémech a tepelných čerpadlech toho bylo napsáno již mnoho. Jedni vychvalují „svá“ tepelná čerpadla, jiní nedají dopustit na „své“ solární systémy. Každý z uvedených zdrojů má své výhody i nevýhody. Všichni vždy vychvalují hlavně výhody a o nevýhodách buď taktně mlčí, nebo je zmiňují jen okrajově. Kdo by také hanil něco, co prodává, nebo má doma. To by se mi pak soused smál, že jsem špatně investoval.
Foto:  Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Foto: Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Jaké tedy jsou nevýhody solárů? Solární systém je výborný pomocník, pokud slunce svítí nebo je alespoň difúzní světlo (nevydržíte se dívat do mraků, bolí vás oči). V té době solární systém pracuje v rozumném výkonovém stupni. Jak ale slunce nesvítí, nebo večer, solární systém se zastaví a je po úsporném provozu.

A tepelné čerpadlo? Jde o zařízení, které z nízkého tepelného potenciálu umí vytvořit teplo s vyšším tepelným potenciálem. Snad každý doma jedno tepelné čerpadlo máme, tedy ledničku. Z vnitřního, relativně studeného prostoru odebírá teplo a kumuluje ho v chladícím registru, většinou na zadní straně ledničky. Lednička ale není tepelným čerpadlem topným, naopak.

Topná tepelná čerpadla dělíme do třech kategorií. Voda - voda, zem - voda a vzduch - voda. První slovo v označení uvádí zdroj primární nízkopotenciální energie. Druhé slovo „voda“ (platí pro všechny tři kategorie) označuje místo, kam se energie odvádí, tedy do topné vody.

Jaké jsou nevýhody jednotlivých typů tepelných čerpadel? U prvních dvou kategorií je velmi vysoká cena za primární zdroj tepla. Jde buď o hloubkové vrty v ceně cca 1.000,- Kč za 1 metr a není výjimkou, že je potřeba od 80 do 150 metrů vrtů. U druhé kategorie není sice tak vysoká cena za zemní práce, ale zase potřebujete velký pozemek, na který už není možné nic postavit ani sázet stromy. U třetí kategorie sice odpadají náklady na zdroj tepla, tím se nám výrazně sníží náklady na pořízení zařízení, ale v době, kdy je třeba topit nejvíce, tedy v zimě, je zdroj energie velmi nízký a klesá celková účinnost zařízení až do stavu, kdy už nemáme tepelné čerpadlo, ale zase jen obyčejný elektrokotel s nulovým využitím alternativního ohřevu.

Další nevýhodou tepelných čerpadel proti solárním systémům je spotřeba energie. V ideálním případě potřebujeme 1 kW elektrické energie na získání 3 kW tepelné energie. U solárního systému potřebujete na získání srovnatelných 3 kW tepelné energie jen asi 60 W (50 W spotřebuje oběhové čerpadlo a 10 W řídící systém) tedy 16x méně energie, ale co pak v noci? Už aby někdo vymyslel „moonsystém“! (moon = měsíc, čili „měsíční“ systém)
Foto:  Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Foto: Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Který systém tedy vybrat? A co spojit oba systémy dohromady? Jste ochotni podstoupit vyšší investiční náklady s tím, že v budoucnu takový systém opravdu ušetří? Zní to divně? Jak to udělat? Co to přinese? Pokusíme se na tyto otázky postupně odpovědět.

Za prvé se budeme chovat ekologicky, ale i ekonomicky. Kvůli ceně zvolme kategorii tepelného čerpadla vzduch voda s klasickým solárním systémem. Budeme uvažovat o rodinném domě s otopnou plochou cca 150 m2. Takové domy jsou dnes nejběžnější. Tepelné ztráty snížíme na minimum vhodným zateplení a dobrými okny. Proč? Aby zařízení na vytápění bylo co nejmenší a tím i co nejlevnější.

Pro využití obou systémů je vždy třeba v domě počítat s nízkoteplotním teplovodním topením, nejlépe s podlahovým topením a ohřevem teplé užitkové vody (dále jen TUV) do 50 oC. Budeme tedy pro další úsporu počítat s kombinovanou akumulační nádrží. Budeme přeci šetřit peníze, proto nechceme dvě nádrže a hlavně tak budeme šetřit i prostor v domě. Průměrný domek má málo úložných prostor a ještě si ho zaplnit druhou nádrží? Vhodná kombinovaná nádrž pro domek uvedené velikosti je okolo 400 až 500 litrů (například typ BKL400). Tepelné čerpadlo pořídíme o výkonu cca 10 kW, abychom získali rezervu na zimní snížení účinnosti. Kolektory o ploše 8 m2 umístíme na střechu. Vhodné jsou vakuové kolektory - především pro zimní a podzimní provoz.

V čem spočívá půvab kombinace dvou topných zdrojů, solárních kolektorů a tepelného čerpadla vzduch - voda? Zjednodušeně řečeno se doplňují a vzájemně si odstraňují výše uvedené nevýhody. Tepelné čerpadlo vzduch - voda má jednu nespornou a zásadní nevýhodu! S klesající venkovní teplotou klesá účinnost a tím i úspora, kterou tento systém má uživateli přinášet. Navíc přesně v době, kdy je energie třeba nejvíce. V čem by nám tedy mohl solární systém pomoct? Užitečné teploty pro podlahové topení jsou od 25 oC, pro TUV pak od 40 oC.

Aby solární systém měl nějaký efekt, spouští se tehdy, když teplota na kolektorech je alespoň o 8 oC vyšší, než je aktuální teplota odběrného místa. Pak by v našem případě musela být teplota na kolektorech minimálně 32 oC, aby měl tento systém nějaký energetický přínos. Této teploty solární systém dosahuje velmi snadno, pokud je malá oblačnost nebo přímo svítí slunce. Pokud této teploty dosáhne, není nutné spouštět tepelné čerpadlo a provoz zdroje je až 16x nižší.
Foto:  Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Foto: Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Kolik takových slunečných dnů však v zimě je? Rozhodně méně než v letním období. Většinou je pod mrakem a zkušenosti ukazují, že teplota na kolektorech v takovém případě sice nepřesahuje 20 oC, ale ani neklesá pod bod mrazu, a to i v mrazivém počasí. Regulační systém pak samozřejmě spustí tepelné čerpadlo. Jenže když venku mrzne, je jeho účinnost mnohem nižší, než se uvádí na štítku zařízení, protože tyto výkony jsou vztažené k venkovní teplotě 15 oC nebo 20 oC a výkon klesá po exponenciále. Jak tuto účinnost vylepšit? Jednoduše vzduch, který přivádíme k tepelnému čerpadlu, ohřejeme. Čím? No přeci tím zbytkovým, jinak nevyužitelným teplem na kolektorech. Teplo z kolektorů, které máme k dispozici, může zvednout teplotu přiváděného primárního vzduchu jako zdroje tepla až o 15 oC, většinou však od 5 do 10 oC.

Řeknete si, no to není moc, ale účinnost tepelného čerpadla tím dokážete zvýšit až o 50%! Celkový průměrný roční přínos byl spočítán na 30% úsporu energie pro tepelné čerpadlo. Pořád se vám to zdá málo? Určitě ne. Zařízením, které toto dokáže a je třeba ho dodat k výše uvedenému systému, je obyčejný vodní vzduchotechnický výměník, který musí být vhodně nedimenzovaný.

Vyrábějí se systémy podobného charakteru, ale s teplovzdušnými kolektory. Tam vzduch do tepelného čerpadla proudí přímo přes teplovzdušný solární kolektor. Výsledky jsou prý také výborné. Věřím, ale nikde jsem se nedočetl, jak vypadá uvedený teplovzdušný kolektor po roce provozu, když tepelným čerpadlem a tím i kolektorem musí proudit okolo 3.000 m3 vzduchu za hodinu. Při běžné prašnosti venkovního prostředí musí být kolektor za 14 dnů opticky neprůchodný! A co s ním pak? Vyhodit a dát jiný? Neznám kolektory, které se dají lehce zbavit prachu na drahém selektivním absorbéru.
Foto:  Ing. Milan Stehlík - solární systémy
Foto: Ing. Milan Stehlík - solární systémy
U vodního vzduchotechnického výměníku máte předřazený prachový filtr, který jednoduše v rámci servisu vysajete. A není nutné si dělat hlavu ani s protimrazovou ochranou tohoto zařízení. Systém není napuštěn vodou, ale nemrznoucí směsí, takže do -30 oC máme po starostech.

Takové zařízení pracuje již pár let a jsou s ním jen ty nejlepší zkušenosti. Na přiložených fotkách je vidět, jak takové zařízení může vypadat. Výhodou je, že toto zařízení lze řídit jednou standardní, na trhu volně dostupnou regulací a není nutné řešit komunikaci mezi regulací tepelného čerpadla a solárního systému. Navíc lze k takovému systému snadno připojit a řídit tolik oblíbený krb s teplovodní vložkou. Jen pozor při jeho pořizování na příliš velký výkon. Vždyť jsme si řekli, že domek by měl být co nejlépe zateplen, pak nám bude stačit krb s malým výkonem.

V každém případě se vyplatí poradit se s někým zkušeným a nepokoušet se do svépomocné montáže. Nemusí se to vždy povést a pak by náklady na odstranění poruch mohly být neúměrně velké. Špatně navržené zařízení se může stát nebezpečné jak pro majitele, tak i samo sobě. Vždyť stagnační teploty na kolektorech jsou 180 až 210 oC podle typu.

Jak už bylo řečeno, každá pořizovaná věc má své nevýhody i výhody. Nevýhodou tohoto systému je snad jen jeho cena. Tu však lze ovlivnit velikostí tepelných ztrát domu. Čím menší je tepelná ztráta, tím nižší jsou náklady na pořízení. Těm, co jsou ochotni tuto investici podstoupit, garantujeme špičkové, spolehlivé a úsporné zařízení.
Ing. Milan Stehlík

Ing. Milan Stehlík

Velim, Velim, Tř. Krále Jiřího 248/23, 28101
Tel: 321 763 644
Web: http://www.solarnisystemy.cz
E-mail: info@solarnisystemy.cz
Sdílení článku

Sdílejte na sociálních sítích

Ing. Milan Stehlík

Velim, Velim, Tř. Krále Jiřího 248/23, 28101
Tel: 321 763 644
Web: http://www.solarnisystemy.cz
E-mail: info@solarnisystemy.cz

Vybíráme články

Ohodnoťte článek kliknutím:
Diskuze na téma "Soláry nebo tepelné čerpadlo?"

Buďte první a napište komentář k  "Soláry nebo tepelné čerpadlo?"

NAHLÁŠENÍ NEVHODNÉHO PŘÍSPĚVKU zavřít
Opravdu chcete nahlásit administrátorovi tento příspěvek jako nevhodný ? ANO NE