Modifikace stávajících systémů s tepelnými čerpadly potřebné pro provoz chlazení
V průběhu letních tropických dní se vyskytlo mnoho dotazů ohledně využití tepelných čerpadel pro chlazení. Podívejte se s námi na předpoklady pro chlazení z pohledu otopné soustavy a možnosti dodatečných úprav systémů s tepelnými čerpadly pro funkci pasivního i aktivního chlazení.
Jedním z nejdiskutovanějších témat letošního léta bylo bezesporu chlazení. Mobilní klimatizace a stolní ventilátory byly beznadějně vyprodané a pro ty, kdo neměli to štěstí, že mohli v tropických vedrech pobývat u vody nebo v klimatizovaném či jinak chlazeném prostoru, byly často horké letní dny doslova utrpením.
Nejen pro rodinné domy se však nabízí čím dál populárnější možnost chlazení tepelnými čerpadly. Ta si uživatel pořizuje primárně pro vytápění domu a přípravu teplé vody, případně pro ohřev bazénu. Častým dotazem těch, kteří tepelné čerpadlo doma již mají, bylo, zda právě jejich strojem se chladit dá a případně jakou úpravou by se této možnosti dalo docílit.
Předpoklady pro chlazení z pohledu otopné soustavy
Obecně lze říci, že tepelným čerpadlem se dá chladit pouze za předpokladu, že je k tomu uzpůsobena otopná soustava v domě. Co to v praxi znamená? Pokud potřebujeme odvést tepelnou zátěž z vychlazovaného prostoru, máme v zásadě 2 možnosti: chladit nízkou teplotou chladicí vody (cca 7°C) s využitím relativně malé přestupní plochy, nebo chladit vyšší teplotou chladicí vody (cca 16°C), kde je již zapotřebí velká přestupní plocha – tento způsob se nazývá vysokoteplotní chlazení.
Pojmem vysokoteplotní chlazení zpravidla označujeme chlazení plošnými systémy – tzn. podlahou, stěnou nebo stropem, případně jejich kombinací. V současné době se u novostaveb s tepelnými čerpadly ve většině případů minimálně část domu vytápí podlahovým vytápěním a právě tento systém lze s výhodou provozovat i v létě.
Varianta pasivního chlazení a jeho dodatečná instalace
V případě, že je pro vytápění instalováno tepelné čerpadlo země/voda, dá se využít tzv. pasivní (volné) chlazení. Při něm jsou v chodu oběhová čerpadla primárního i sekundárního okruhu TČ a teplo se předává přes výměník pasivního chlazení. V současnosti se jedná o nejefektivnější způsob chlazení, provozně obnáší pouze chod dvou oběhových čerpadel se spotřebou řádově v desítkách wattů.
Pasivní chlazení lze do stávajícího systému se zemním tepelným čerpadlem a podlahovým vytápěním dodělat s vynaložením rozumných nákladů a s minimální úpravou strojovny. Cena takové úpravy zahrnuje sadu pro pasivní chlazení a bude se pohybovat kolem částky 40 000 Kč. Úprava nebude zasahovat do samotného tepelného čerpadla, ale bude znamenat úpravu rozvodů ve strojovně. Pokud se s pasivním chlazením počítá již při návrhu, lze rovnou osadit variantu tepelného čerpadla země/voda s vestavěným výměníkem a směšovacím ventilem pro pasivní chlazení. Toto řešení je ještě o něco méně nákladné.
Varianta aktivního chlazení
Provozně i investičně nákladnější je varianta aktivního chlazení, kdy je v provozu kompresor tepelného čerpadla. Zde už se příkon počítá v kilowattech a provozní náklady jsou srovnatelné s klasickou klimatizací. Aktivně lze chladit jak tepelnými čerpadly země/voda, tak i vzduch/voda.
V režimu aktivního chlazení se v podstatě prohodí funkce výparníku a kondenzátoru (u zemních TČ lze také speciálním hydraulickým zapojením docílit prohození primární a sekundární strany bez reverzace samotného chladicího okruhu).
Ukázka systému pro vytápění, aktivní chlazení a přípravu teplé vody s reverzibilním tepelným čerpadlem alpha innotec vzduch/voda LWD v kombinaci s hydraulickým modulem.
Zatímco při pasivním chlazení plošnými systémy pracujeme s teplotami nad rosným bodem a hlavním úkolem regulace je nedostat se s teplotou právě pod rosný bod, u aktivního chlazení se teplotám pod rosným bodem nevyhneme. Proto je při této variantě nezbytná parotěsná izolace veškerých rozvodů. Samotný odvod tepelné zátěže z místností je nutné řešit fan-coily, případně vzduchotechnickým výměníkem. Protože při kontaktu vzduchu se studeným výměníkem dochází k již zmíněné kondenzaci, je nutné vyřešit také odvod kondenzátu.
Dodatečná úprava na aktivní chlazení
Na rozdíl od pasivního chlazení je dodatečná úprava tepelných čerpadel vzduch/voda na aktivní chlazení v naprosté většině případů technicky neproveditelná nebo natolik složitá, že se ekonomicky nevyplatí. Z tohoto důvodu je v případě vzduchových tepelných čerpadel vhodné zvážit požadavek na aktivní chlazení již v počáteční fázi rozhodování a případně vybrat vhodné komponenty, které chlazení umožní.
Výjimkou snad může být varianta, kdy ačkoli se s aktivním chlazením původně nepočítalo, je již instalováno plošné vytápění a zároveň tepelné čerpadlo v reverzibilním provedení. Úprava by pak spočívala v parotěsném doizolování potrubí a zásobníku (eventuálně v instalaci nového zásobníku) a následně v mírné úpravě hydrauliky a regulace tak, aby se zásobník sice vychlazoval na nízkou teplotu, ale do systému se směšovala voda na teplotu nad rosným bodem. Chladilo by se aktivně s využitím kompresoru, ale za směšováním by již fungovalo klasické vysokoteplotní chlazení, stejně jako při pasivní variantě.
Přehled možných řešení
Ideální je pracovat s požadavkem na chlazení již ve fázi návrhu a přizpůsobit tomu jak tepelné čerpadlo, tak i rozvody a otopnou soustavu. Dosáhneme tak velice zajímavého a čím dál častěji uplatňovaného řešení, které využívá jeden společný systém pro vytápění i chlazení.
Pokud se rozhodneme pro chlazení až později, v zásadě jde poměrně jednoduše doplnit u tepelného čerpadla země/voda s podlahovým či jiným plošným vytápěním. V případě, že je systém založen na standardním tepelném čerpadle vzduch/voda, bývá zpravidla jedinou cestou volba klasické klimatizace.
Zajímají Vás podrobnosti?
Různá řešení vytápění a chlazení jsou odborně porovnána v článku „Tepelná čerpadla se systémy plošného vytápění a chlazení“.
- tepelné čerpadlo alpha innotec země/voda SWC z nové řady alterra (kompaktní provedení s vestavěnou hydraulikou),
- reverzibilní tepelné čerpadlo vzduch/voda LWD ve venkovním provedení
- a vzduch/voda ve splitovém provedení.
Alpha innotec je tradiční německý výrobce tepelných čerpadel, která patří mezi nejúčinnější a nejtišší na trhu. Široké portfolio nabízí tepelná čerpadla vzduch/voda a země/voda pro všechny velikosti budov, novostavby i rekonstrukce. V České republice je ...