-
Tepelne cerpadla / vyhody*nevyhody*informacie
Teplo zo vzduchu
Vzduch je ako zdroj tepla najdostupnejší, prakticky neobmedzený a dá sa povedať, že z ekologického hľadiska najvýhodnejší, pretože teplo odoberané zo vzduchu z okolia je opäť do okolia vrátené tepelnými stratami objektu. Tepelné čerpadlá odoberajúce teplo zo vzduchu, označované ako “vzduch-voda”, nenarušujú teplotnú rovnováhu okolia na rozdiel od tepelných čerpadiel odoberajúcich teplo zo země alebo podzemnej vody.
Teplo obsiahnuté vo vzduchu sa priamo využíva. Výparníkom tepelného čerpadla priamo prúdi vonkajší vzduch.
Teplota vzduchu sa v priebehu vykurovacieho obdobia sa značne mení. V súvislosti s tým sa mení i vykurovací výkon a vykurovací faktor tepelného čerpadla. při extrémne nízkych teplotách vzduchu vykurovací výkon i vykurovací faktor klesajú. U moderných tepelných čerpadiel zhoršenie energetických parametrov nieje tak výrazné, ako u starších modeloch. Práve tak sa u nich rozširuje rozsah použiteľnosti, t.j. znižuje sa teplota vzduchu, do ktorej spoľahlivo a efektívne pracujú. Tepelné čerpadlá môžu pracovať do teploty okolitého vzduchu až -20 °C (-25 °C) při teplote vykurovacieho média 50/45 °C (40/35 °C).
Vzhľadom nato, že dĺžka obdobia s extrémne nízkymi teplotami vzduchu je v porovnaní s dĺžkou vykurovacieho obdobia pomerne krátka, nemá význam toto obdobie podstatný na spotrebu energie pre vykurovanie. Pritom negatívny vplyv “studeného” obdobia je celkom eliminovaný funkciou čerpadla v podstatne dlhšom “teplom” období na začiatku a konci vykurovacej sezóny. Výhodou týchto čerpadiel je i možnosť ich celoročného, veľmi efektívneho využívania na prípravu teplej úžitkovej vody alebo ohrev vody v bazéne.
Výhody tepelných čerpadiel “vzduch-voda” proti systémom odoberajúcich teplo zo zeme alebo z vody:
– Veľmi ľahko sa inštalujú.
– Nenarúšajú teplotnú (ani ekologickú) rovnováhu okolia.
– Umožňujú bezproblémové celoročné a veľmi efektívne využívanie pre prípravu teplej úžitkovej vody alebo ohrev vody v bazéne.Teplo zo zeme
Teplo obsiahnuté v zemi – tzv. geotermálne teplo sa spravidla využíva nepriamo. Získava sa vo vhodnom výmenníku tepla – zemnom kolektore a prepravuje sa cirkulačným okruhom do výparníku tepelného čerpadla pomocou teplonosnej kvapaliny. Používaná teplonosná kvapalina je nemrznúca a ekologicky nezávadná. Cirkuláciu teplonosnej kvapaliny zaisťuje obehové čerpadlo. Cirkulujúca kvapalina sa vo výparníku tepelného čerpadla ochladzuje a v zemnom kolektore sa znovu ohrieva geotermálnym teplom. Všetky súčasti systému, ktoré zabezpečujú prevod geotermálneho tepla do tepelného čerpadla tvoria tzv. primárny okruh. Tepelné čerpadlá využívajúce geotermálne teplo prostredníctvom zemného kolektoru sa označujú ako “zem-voda”.
Geotermálne teplo je naakumulované v zemnom masíve. Jeho odber spôsobuje postupný a nerovnomerný pokles teploty vo vrstve okolo kolektoru (u vertikálneho kolektoru umiesteného vo vrte je táto vrstva valcová) a k postupnému rozširovaniu (zväčšovaniu priemeru) tejto vrstvy. Vonkajší plášť vrstvy má teplotu zodpovedajúcu nedotknutému masívu, t.j. cca +12 °C, oblasť bezprostredne pri kolektore má teplotu podstatne nižšiu. Tá je závislá hlavne na mernom výkone kolektoru (t.j. tepelnom výkone odoberanom 1 m kolektoru), spôsobu uloženia kolektoru, materiálu a vlhkosti masívu a priebežnej dobe odberu tepla vo vykurovacom období. Teplota pri kolektore môže klesnúť až na podnulové hodnoty, za tejto situácie potom dochádza k premŕzaniu masívu. Teplotná úroveň odoberaného nízkopotenciálneho tepla zodpovedá práve tejto teplote (cca okolo 0 °C) a nie teplote nedotknutého masívu (cca +12 °C), ako sa mnohí domnievajú. Rozmer (priemer) dotknutej vrstvy dosahuje na konci vykurovacej sezóny aj niekoľko metrov. Aby takýto odber tepla mohol dlhodobo (každú ďalšiu vykurovaciu sezónu) plniť svoju funkciu, musí mať dotknutá vrstva dostatok času na regeneráciu do pôvodného teplotného stavu. Z tohoto dôvodu nieje spravidla možná celoročná prevádzka tepelného čerpadla, hlavne pri jeho intenzívnom využívaní napr. pre ohrev vody v bazénové.
Zemný kolektor pre získavanie geotermálneho tepla môže byť realizovaný dvoma spôsobmi. Buď ako horizontálny, uložený v hĺbke 1,5 až 2 m pod povrchom zeme, čo je vhodné hlavne pre menšie výkony alebo ako vertikálny, uložený vo vrte (vrtoch) hlbokom až 150 m. S vertikálnym zemným kolektorom dosahuje tepelné čerpadlo “zem-voda” vyšší energetický efekt ako s horizontálnym kolektorom, ktorý je uložený nízko pod povrchom zeme a vo vykurovacom období je ovplyvňovaný nízkymi teplotami okolia.
Vertikálny kolektor sa ukladá do vrtu. Pokiaľ sa vrt vytvára v nevhodnej lokalite, nevhodným spôsobom a kolektor sa nevhodne uloží, môže spôsobiť nevratné narušenie ekologickej rovnováhy. Môže dôjsť k nevratnému prepojeniu zvodnelých vrstiev s odlišnými hydraulickými a hydrochemickými parametrami a ku kontaminácii zvodnelých vrstiev využívaných pre vodárenské zásobovanie obyvateľov. Realizácia vrtu preto podlieha prísnym legislatívnym opatreniam. Vrt musí byť schválený ako vodné dielo. Nutnou podmienkou pre realizáciu je i povolenie pre prácu s vodami.Teplo z vody
Teplo obsiahnuté v podzemnej vode predstavuje rovnako geotermálne teplo. I toto teplo sa môže za určitých podmienok využívať a to tepelnými čerpadlami, označovanými ako “voda-voda”. Takto je to v prípade, keď voda má vhodné chemické zloženie, je dostatočne čistá, má po celé vykurovacie období teplotu minimálne +8 °C a je k dispozícii v dostatočnom množstve (napr. pre vykurovací výkon tepelného čerpadla 10 kW je potrebné prietokové množstvo vody pri teplote +10 °C cca 25 l/min). Voda je potom priamo privádzaná do výparníku tepelného čerpadla. Pretože podzemná voda má zo všetkých prírodných zdrojov nízkopotenciálneho tepla vo vykurovacom období najvyššiu teplotu, je energetický efekt tepelných čerpadiel “voda-voda” najlepší. Dostupnosť tohto zdroja tepla však nebýva príliš početná.
Teplo z podzemnej vody sa získava tak, že voda je čerpaná z čerpacej studne do výparníku tepelného čerpadla. V ňom sa ochladí a ochladená sa vracia do druhej, vsakovacej studne. Tá musí byť dostatočne vzdialená a pokiaľ možno umiestnená tak, aby prúdenie podzemných vôd smerovalo od vsakovacej studni k čerpacej studni. Prietokom medzi oboma studňami sa voda v zemi opäť ohreje. Tak nedochádza k stratám podzemnej vody, ani k poklesu jej energetického potenciálu. Všetky súčasti systému, ktoré zabezpečujú prevod geotermálneho tepla do tepelného čerpadla (prietok vody cez tepelné čerpadlo) tvoria tzv. primárny okruh.
Pre realizáciu odberových i vsakovacích studní platí rovnaká legislatíva ako pre realizáciu vrtov pre vertikálne kolektory, pretože možnosť narušenia ekologickej rovnováhy je podobná. Popri zmienených ekologických hľadiskách je potrebné upozorniť aj na špecifické technické hľadiská. Ak nieje výdatnosť studne dostatočne preukázaná, hrozí nebezpečenstvo vyčerpania studne a prerušenia funkcie tepelného čerpadla práve v najchladnejších častiach vykurovacieho obdobia, kedy množstvo čerpanej vody je najväčšie. Známe sú i prípady, keď vplyvom nedostatočného hydrogeologického prieskumu a nevhodného vyhotovenia studní došlo k poklesu hladiny spodnej vody v okolí, so všetkými nepriaznivými dôsledkami z toho vyplývajúcimi.
Log in to reply.