Snižování tepelných ztrát budov a spotřeb energie na vytápění posouvá do popředí zájmu spotřebu tepla na přípravu teplé vody. Ta u dobře zateplených budov tvoří často nadpoloviční část celkové spotřeby tepla a vyvolává tak potřebu nových technologií na přípravu teplé vody. Jednou z nich jsou tepelná čerpadla EcoCute.
Stručný obsah článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 5/2015
EcoCute je označení tepelných čerpadel pro přípravu teplé vody (TV) s přírodním chladivem CO2. Poprvé se objevila v Japonsku v roce 2001 a dnes jsou dodávána mnoha výrobci. Technologie EcoCute s nadkritickým chladicím oběhem umožňuje ohřívat vodu na teplotu až 90 °C s velmi vysokým topným faktorem (COP). V Evropě je výskyt těchto tepelných čerpadel minimální. Jedním z prvních komerčně dostupných tepelných čerpadel s touto technologií je typ SANDEN Aquaeco japonské společnosti SANDEN Corporation.
Specifika čerpadel EcoCute
Chladicí oběhy s chladivem CO2 se chovají velmi odlišně od tepelných čerpadel s HFC chladivy a při návrhu je nutné brát na tato specifika ohled:
Zásadním parametrem pro COP je rozdíl vstupní a výstupní teploty teplé vody na výměníku (chladiči par) tepelného čerpadla. Na rozdíl od běžných tepelných čerpadel s HFC chladivy zde platí, že velký rozdíl teplot znamená vyšší COP! Proto tepelné čerpadlo pracuje nejlépe při vstupní teplotě 10 °C a výstupní 65 °C. Pokud je již zásobník teplé vody nahřátý a do tepelného čerpadla se vrací teplejší voda (20–30 °C), topný faktor se citelně zhoršuje.
Prakticky to znamená, že bez ohledu na teplotu vstupní vody je výstupní teplota vždy 65 °C. Řídicí jednotka si upravuje průtok tepelným čerpadlem tak, aby byla zachována konstantní výstupní teplota.
Konkrétní instalace
Příprava TV v kancelářské budově byla původně řešena pomocí plynového kondenzačního kotle o výkonu 170 kW, určeného pro vytápění budovy. Stávající systém ohřevu teplé vody byl odpojen a nahrazen tepelným čerpadlem SANDEN Aquaeco o výkonu 3,5 kW.
Tepelné čerpadlo typu vzduch/voda je ve vnitřním provedení a využívá venkovní vzduch. Kompresor, ventilátor i oběhové čerpadlo jsou frekvenčně řízené. Stálá výstupní teplota 65 °C a provozní teploty od -15 do +43 °C umožňují ohřívat vodu prakticky celoročně a využít tepelné čerpadlo například i jako rekuperátor odpadního tepla. Teplá voda se ohřívá průtokově ve výměníku tepelného čerpadla.
Provozní výsledky
Vyhodnocením provozu nové instalace se potvrdilo se, že technologie EcoCute je jedním z nejefektivnějších způsobů přípravy teplé vody. COP je pro režim přípravy teplé vody vysoký i s ohledem na stálou výstupní teplotu 65 °C. Nový systém snížil spotřebu energie pro přípravu TV o 93 procent. Tato úspora byla umožněna výraznou redukcí spotřeby energie na cirkulaci TV a vysokým COP tepelného čerpadla. Při investičních nákladech 170 000 Kč a celkové roční úspoře 51 000 Kč (bez DPH) je prostá návratnost investice 3,3 roku.*
Marek Bláha, www.gt-energy.cz
Obrázky:
Tepelné čerpadlo vzduch/voda Q-ton o výkonu 30 KW je určeno pro ohřev teplé vody v obytných budovách a průmyslových objektech. Foto archiv/autor
Významným parametrem tepelných čerpadel EcoCute je velký rozdíl vstupní a výstupní teploty vody. Foto archiv/autor
Nově instalované tepelné čerpadlo SANDEN Aquaeco odebírá teplo z VZT potrubí. Foto archiv/autor
Tepelné čerpadlo v novém řešení ohřívá vodu v akumulačním zásobníku o objemu 500 litrů. Foto archiv/autor
