90 °C z tepelného čerpadla? Nová technologie EcoCute pro bytové domy i průmysl
EcoCute je označení tepelných čerpadel vzduch/voda pro přípravu teplé vody s přírodním chladivem CO2, která umožňují ohřívat vodu na teplotu až 90 °C s velmi vysokým topným faktorem. Tato tepelná čerpadla mají stabilní výkon a výstupní teplotu vody i při teplotách pod −20 °C.
SANDEN EcoCute
Technologie EcoCute eliminuje prakticky všechny slabiny, které běžná tepelná čerpadla při ohřevu vody mají: nízký topný faktor, pokles výkonu a výstupní teploty v zimním období nebo nízkou životnost kompresorů, které nejsou na trvalou zátěž při ohřevu vody konstruované. V Evropě je výskyt těchto tepelných čerpadel zatím minimální a jedněmi z prvních komerčně dostupných tepelných čerpadel s touto technologií je SANDEN Aquaeco a MHI Q ton. Obě tepelná čerpadla dokáží celoročně levně připravovat teplou vodu pro hotely, ubytovny, průmyslové objekty a samozřejmě i bytové domy.
SANDEN AquaEco je určen pro objekty se spotřebou vody 500 až 5 000 litrů za den. Je ve vnitřním provedení, které umožňuje odebírat energii nejen z venkovního vzduchu, ale i z větracího vzduchu, nebo z prostorů, kde přímo vzniká odpadní teplo. Jedna jednotka dokáže denně vyprodukovat až 1000 l teplé vody a v kaskádním zapojení až 5 000 litrů.
MHI Q ton je určen pro objekty s velkou spotřebou vody. Je ve venkovním provedení a s výkonem 30 kW dokáže denně vyprodukovat až 8 000 litrů teplé vody. V kaskádním zapojení dosahuje výkonu 480 kW a produkce až 100 000 litrů vody za den. Q ton dokáže ohřívat vodu na teplotu 90 °C i při venkovní teplotě −25 °C a to bez zásadního poklesu výkonu!
93% úspora energie na ohřev vody v kancelářské budově
Příprava teplé vody v kancelářské budově TIZIA byla řešena pomocí plynového kondenzačního kotle o výkonu 170 kW určeného pro vytápění budovy. Z rozdělovače otopné vody byl napojen zásobník 500 litrů. Cirkulaci zajišťovalo oběhové čerpadlo o příkonu 380 W. Roční spotřeba teplé vody se pohybuje od 80 do 160 m3. Náklady na přípravu teplé vody plynovým kotlem byly 55 700 Kč (spotřeba plynu, spotřeba elektrické energie na větrání kotelny). Díky relativně nízké spotřebě teplé vody a nevhodnému technickému řešení (celoročně je nutné provozovat velký zdroj tepla) pracoval systém s velmi nízkou účinností.
Nové technické řešení s EcoCute
Stávající systém ohřevu teplé vody byl odpojen a nahrazen tepelným čerpadlem SANDEN Aquaeco o výkonu 3,5 kW. Zdrojem energie pro tepelné čerpadlo je odpadní větrací vzduch odebíraný z VZT potrubí za rekuperátorem tepla, případně venkovní vzduch v době, kdy je VZT jednotka vypnutá. Tepelné čerpadlo ohřívá vodu v zásobníku CORDIVARI VASO INERZIALE o objemu 500 litrů. Původní předimenzované cirkulační čerpadlo bylo nahrazeno menším o příkonu 50 W. Systém je vybaven kalorimetrem umístěným na výstupu z tepelného čerpadla a elektroměry měřícími spotřebu celého systému.
Dosažené úspory
Topný faktor systému ohřevu vody se po pěti měsících provozu pohyboval okolo hodnoty 3,2. Teplota nasávaného vzduchu se pohybovala od 0 °C v době, kdy byla VZT jednotka vypnutá, až po 23 °C. Ve dnech s vyšší spotřebou teplé vody, kdy nebyl systém tolik ovlivněn ztrátami v cirkulaci, se topný faktor dostával k hodnotě 4,3 (výstupní teplota přitom byla stále 65 °C).
Výměnou a snížením příkonu cirkulačního čerpadla z 380 W na 50 W došlo k dodatečné úspoře nákladů na elektřinu 3 900 Kč/rok.
Nový systém s tepelným čerpadlem EcoCute snížil spotřebu energie na ohřev vody o 93 %. Takto zásadní úspora je způsobena neefektivním původním systémem ohřevu, výraznou redukcí spotřeby energie na cirkulaci teplé vody a vysokým topným faktorem samotného tepelného čerpadla. Při investičních nákladech 170 000 Kč a celkové roční úspoře 51 000 Kč bez DPH je prostá návratnost tohoto úsporného opatření 3,3 roku.
Dosažený topný faktor je pro režim přípravy teplé vody mimořádně vysoký a to hlavně s ohledem na stálou výstupní teplotu 65 °C. Technologie EcoCute potvrdila, že je jedním z nejefektivnějších dostupných způsobů přípravy teplé vody.
Specifika tepelných čerpadel EcoCute
Chladicí oběhy s chladivem CO2 se chovají velmi odlišně od tepelných čerpadel s běžnými HFC chladivy a při návrhu je nutné brát na tato specifika ohled. První odlišností je potřebný vysoký teplotní spád na vodním výměníku. Na rozdíl od běžných tepelných čerpadel 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.
Druhou odlišností tepelných čerpadel EcoCute je konstantní výstupní teplota teplé vody. Řídicí jednotka si upravuje průtok tepelným čerpadlem tak, aby byla zachována konstantní výstupní teplota. I když je zásobník teplé vody zcela vychlazený, dodává tepelné čerpadlo do jeho horní části vodu o teplotě například 65 °C a tu je možné okamžitě odebírat (bez čekání než se postupně ohřeje celý zásobník).
Společnost GT ENERGY s.r.o. se zabývá zpracováním energetických koncepcí a dále návrhem a dodávkami úsporných technologií pro vytápění, ohřev teplé vody, chlazení a zpětné využití odpadního tepla. Pro nové budovy zabezpečuje návrhy energetické koncepce ...