Příprava většího množství teplé vody
V bytových domech, hotelech, sportovištích a průmyslových provozech, může být spotřeba tepla pro přípravu teplé vody výrazně vyšší, než spotřeba tepla pro vytápění. Tomu je potřebné přizpůsobit technologii tepelných čerpadel.
Oddělení přípravy teplé vody od systému vytápění
Základním pravidlem pro přípravu teplé vody je její teplotní oddělení od systému vytápění. Tepelné čerpadlo prioritně ohřívá vodu v zásobníku na vyšší teplotu, NEBO vodu v topném systému na nižší teplotu. To je řešeno trojcestným přepínacím ventilem. Nikdy nepoužívejte sdružené akumulační nádoby pro vytápění s vestavěným ohřevem teplé vody, nebo připojení zásobníku teplé vody z rozdělovače topného systému. Tyto systémy poskytují buď nízkou teplotu teplé vody, nebo zhoršují topný faktor a zvyšují spotřebu elektřiny pro vytápění.
Použití standardních tepelných čerpadel pro přípravu teplé vody
Prakticky všechna běžná tepelná čerpadla jsou určena pro vytápění a přípravu teplé vody. Výrobci ale počítají s tím, že tepelné čerpadlo bude převážně vytápět a jen část provozního času bude ohřívat teplou vodu na maximální dosažitelnou teplotu (55 až 65°C). Trvalý celoroční provoz na takto vysoké teploty (a vysoké tlaky chladiva) značně zkracuje životnost kompresorů.
Pokud je tedy v objektu například provozováno v kaskádním zapojení více tepelných čerpadel, je z tohoto hlediska lepší rozložit produkci teplé vody mezi všechna tepelná čerpadla, než pro ni vyčlenit jen jedno nebo část z nich.
Použití speciálních vysokoteplotních tepelných čerpadel pro přípravu teplé vody
Při požadavcích na přípravu více než 3 000 l teplé vody denně, lze využít specializovaná vysokoteplotní tepelná čerpadla, která dosahují výstupních teplot vody až 90°C a výrazně vyššího topného faktoru než tepelná čerpadla určená i pro vytápění.
V mnohých případech je ekonomicky i technicky výhodné využít klasická tepelná čerpadla pouze pro vytápění a k nim přidat vysokoteplotní tepelná čerpadla pro přípravu teplé vody. Takové systémy pracují pro vytápění i ohřev vody v optimálních podmínkách s vysokými topnými faktory a mají delší životnost. U obytných objektů s vrty je možné kombinací s vysokoteplotními tepelnými čerpadly vzduch/voda podstatně snížit množství vrtů.
Při akumulaci teplé vody o teplotě nad 55°C doporučujeme použít třícestný směšovací ventil na výstup z akumulace TV. Využití vyšších teplot v akumulaci umožňuje při stejném objemu akumulace zvýšit množství akumulované energie.
Potřebný výkon tepelného čerpadla pro přípravu teplé vody
Instalovaný výkon pro přípravu teplé vody podstatně ovlivňuje investiční náklady i požadavky na elektrický příkon. Proto se preferuje ohřev nižším výkonem tepelného čerpadla po delší dobu a tomu odpovídající velikosti akumulace teplé vody v zásobnících, než ohřev krátkou dobu vysokým výkonem (jako u systémů centrálního zásobování teplem).
Podrobnější informace naleznete na stránce: PŘÍPRAVA TEPLÉ VODY - PODROBNÝ VÝPOČET >
Vliv cirkulace teplé vody
Tepelné ztráty v cirkulaci teplé vody, mají zásadní vliv na celkovou spotřebu tepla pro přípravu teplé vody. Ve většině obytných budov jsou tyto tepelné ztráty stejné nebo vyšší než množství tepla potřebné pro ohřev vody z 10 na 55°C.
Velikost výměníku v zásobníku teplé vody
Potřebná plocha výměníku je přibližně:
- 0,28 m2/kW výkonu tepelného čerpadla (pro smaltované trubkové výměníky)
- 0,16 m2/kW výkonu tepelného čerpadla (pro nerezové trubkové výměníky).
Hodnoty platí pro zásobníky s rovnoměrně rozloženým výměníkem v celém zásobníku. Uvažujte s maximálním provozně možným výkonem tepelného čerpadla!
- Vzduch/voda při podmínkách 20/55°C
- Země/voda a voda/voda při podmínkách 10/55°C
- V případě, kdy tepelné čerpadlo funguje i pro aktivní chlazení se souběžnou výrobou tepla, tak při podmínkách 20/55°C.
Typy zásobníků teplé vody
Tepelné čerpadlo vyžaduje kvůli nižším teplotám topné vody větší přestupní plochu výměníků. Proto vždy využívejte zásobníky teplé vody určené pro nízkoteplotní zdroje tepla, s výkonnějšími výměníky.
Dvouplášťové zásobníky vody
Vnořený zásobník teplé vody do nádoby s topnou vodou. Díky velké přestupní ploše výměníku (celého pláště vnitřní nádoby) je to pro tepelné čerpalo vhodné řešení.
Zásobníky se šnekovým výměníkem
Standardní, nejčastěji používané řešení.
Negativní zásobníky
V zásobníku je akumulována topná voda a teplá voda se připravuje průtokově ve vestavěném šnekovém výměníku. Výhodou je minimální objem skladované teplé vody a nezávislost velikosti výměníku na výkonu tepelného čerpadla. Výkon výměníku se zde nestanovuje podle tepelného čerpadla, ale podle počtu odběrných míst teplé vody. Doporučujeme použít v těchto případech:
- Při požadavku na vyšší výkon tepelného čerpadla, ale jen malý požadavek na ohřev teplé vody.
- V objektech, kde není teplá voda odebírána kontinuálně a „stojí“ v zásobníku (rekreační objekty).
- V soustavách s nižší a vyšší teplotní hladinou odběrů tepla (podlahové vytápění a VZT), kdy se negativní zásobník využije pro přípravu TV a akumulaci topné vody s vyšší teplotou.
Systém Fresh water station
Teplo se akumuluje v zásobnících s topnou vodou. Teplá voda je následně průtokově ohřívána deskovým výměníkem podle aktuální potřeby v objektu. Systém podstatně omezuje riziko vzniku legionelly, protože teplá voda není skladována při nízkých teplotách v zásobníku. Systémové řešení Fresh water station, obsahuje obvykle kromě deskového výměníku i oběhová čerpadla, připojení cirkulace teplé vody a potřebnou regulaci. Toto řešení poskytuje výrazně vyšší výkon než negativní zásobníky TV.
Zásobníky pro vysokoteplotní tepelná čerpadla
Zásobníky jsou bez výměníku, teplá voda se voda ohřívá průtokově přímo v tepelném čerpadle. Zásobníky musí být vhodné pro čtyřtrubkové zapojení a podporovat stratifikaci tepla. Toto řešení je možné za podmínky, že výměník v tepelném čerpadle je dvouplášťový a při poruše jednoho pláště nedojde ke kontaminaci teplé vody chladivem a olejem z kompresoru.