Pasivní chlazení tepelným čerpadlem
Přímé chlazení budovy chladem ze země je využitelné u tepelných čerpadel země/voda a voda/voda. Kompresor tepelného čerpadla není při pasivním chlazení v provozu, pouze se propojí primární okruh tepelného čerpadla s chladícím systémem budovy. Hlavní výhodou je jednoduché zapojení a prakticky nulové provozní náklady při chodu chlazení.
Zdrojem chladu pro pasivní chlazení mohou být geotermální vrty, studny se spodní vodou a omezeně i plošné kolektory.
Roční množství chladu, které lze ze země při pasivním chlazení získat, je omezené a na konci léta může být primární okruh vyhřátý tak, že chladící výkon klesne.
Manuál pro využití pasivního a aktivního chlazení u tepelných čerpadel země/voda >
Výpočet tepelné zátěže budovy pro návrh výkonu zdroje chladu >
Varianty řešení pasivního chlazení
- Jednoduchou variantou je přímé propojení nemrznoucí směsí v primárním okruhu s okruhem chlazení v budově. Jednoduché a efektivní řešení. Rizikem je zde rozvod nemrznoucí směsi v objektu, kdy při netěsnosti, nebo odvzdušňování může být nemrznoucí směs (lihová) nepříjemně a dlouho cítit.
- Ideální variantou je oddělení primárního okruhu od rozvodů chladu deskovým výměníkem.
Technické řešení pasivního chlazení s oddělovacím výměníkem
- Tepelné čerpadlo se zabudovaným výměníkem pasivního chlazení.
- Samostatná externí jednotka pro pasivní chlazení, umístěná mezi tepelným čerpadlem a primárním okruhem.
- Individuálně navržený deskový výměník s potřebným vystrojením.
Teplotní spád chladicího okruhu
Pro pasivní chlazení jsou ideální velkoplošné sálavé chladicí systémy – chlazení podlahou, nebo stropem. Doporučený teplotní spád pro stropní chlazení je 16/20°C. Pro podlahové chlazení se obvykle volí vyšší teplotní spád 18/22°C až 20/24°C, kvůli komfortnější povrchové teplotě. V těchto provozních režimech poskytují vrty vysoký chladicí výkon, ale chladicí výkon podlahového chlazení samozřejmě klesá. Volba vyššího teplotního spádu zajistí vyšší bezpečnost proti kondenzaci.
Při využití vzduchotechniky, nebo fancoilů doporučujeme v případě pasivního chlazení teplotní spád 12/16°C. Ideální je přímé napojení VZT nebo fancoilů bez vloženého výměníku, který výrazně snižuje dostupný chladící výkon.
Výkon velkoplošných systémů chlazení
Při teplotním spádu 16/20°C, teplotě místnosti 26°C a rozteči 15 cm, je výkon podlahového chlazení cca 35 W/m2 (dlažba), resp. 25 W/m2 (tenký koberec). Výkon stropního chlazení lze při podobných podmínkách uvažovat dle provedení 55-75 W/m2.
Dimenzování pasivního chlazení - vrty
Čím vyšší je návrhový teplotní spád chladícího systému, tím vyšší je dostupný chladící výkon vrtů. Pro pasivní chlazení doporučujeme používat vrty o hloubce do 100 m. Při větší hloubce roste teplota ve vrtu a chladící výkon klesá.
Pro teplotní spád 18/21°C (plošné systémy) je u běžné horniny dosažitelný výkon 30 W/m vrtu (2-trubková sonda), resp. 37 W/m (4-trubková sonda).
Pro teplotní spád 12/16°C je dosažitelný výkon 12 W/m (2-trubková sonda), resp. 16 W/m (4-trubková sonda).
Klíčové je správné dimenzování výměníku mezi vrty a chladícím systémem. Rozdíl mezi vstupní teplotou nemrznoucí směsi a výstupní teplotou do chladícího systému by měl být mezi 1-2 K. Příklad návrhových teplotních spádů na výměníku: primár výměníku 22/18°C (voda, podlahové chlazení), sekundár výměníku 16/20°C (nemrznoucí směs, vrty).
Dimenzování pasivního chlazení – plošný kolektor
Plošný kolektor lze také využít pro pasivní chlazení. Pouze však v kombinaci se stropním nebo podlahovým systémem. Dostupný výkon se během sezony mění více než u vrtů. V běžné zemině můžeme i koncem léta získat vstupní teplotu nemrznoucí směsi cca 18°C. U písčitých zemin však teplota může být i více než 20°C.
Klíčové je správné dimenzování výměníku mezi plošným kolektorem a chladícím systémem. Rozdíl mezi vstupní teplotou nemrznoucí směsi a výstupní teplotou do chladícího systému by měl být mezi 1-2 K. Příklad návrhových teplotních spádů na výměníku: primár výměníku 22/18°C (voda, podlahové chlazení), sekundár výměníku 16/20°C (nemrznoucí směs, plošný kolektor).
U pasivního chlazení nelze garantovat udržení požadované vnitřní pokojové teploty! Výkon pasivního chlazení je proměnný během sezony. Na začátku léta jsou vrty po zimě chladnější, koncem léta jsou teplejší.