Volba hydraulického a MaR schématu s tepelným čerpadlem rychle a bez chyb v DWG

Podíl tepelných čerpadel na výrobě tepla roste. Rychlost růstu ovlivňují výkyvy trhu s tepelnou technickou, je ale nezadržitelný. Proto by zásadní povinností každého projektanta tepelných a chladicích soustav měla být schopnost navrhovat soustavu s tepelnými čerpadly tak, aby pracovala maximálně efektivně, bez poruch. Bohužel toto není samozřejmé. V rozhovorech mezi odborníky „mimo záznam“ se připouští, že i více než polovina soustav s tepelnými čerpadly nebyla optimálně navržena a výsledné úsporné parametry jsou zbytečně nižší.

Tepelná čerpadla jsou mnohem více citlivá na skutečné provozní podmínky než kotle. Někteří projektanti tuto skutečnost nerespektovali, „spálili se“, a proto odmítají soustavy s tepelnými čerpadly navrhovat. Přitom i pro tyto projektanty se nabízí řešení, které jim pomůže.

Obr. 1 Vztah mezi sezónním topným faktorem SCOP a sezónní energetickou účinností ηS vztaženou k neobnovitelné primární energii pro elektrický přímotop, různé kotle a příklady tepelných čerpadel Kronoterm.

Obr. 2 Příklad variability skládání venkovních jednotek tepelných čerpadel ADAPT MAX vzduch-voda podle potřebného výkonu. Schéma zapojení podle konkrétní aplikační oblasti si projektant vybere a v DWG importuje do svého software.

Existuje cesta, jak i projektant s menšími zkušenostmi může navrhnout soustavu s tepelnými čerpadly optimálně, a to i z pohledu komplexnosti a umístění všech armatur, kompenzátorů a dalších potřebných prvků. Přitom zpracuje projekt pro stavební řízení a vlastně i pro realizaci. Tím se též zbaví ručení za každou, i drobnou neodsouhlasenou změnu provedenou při instalaci, která se však může během provozu velmi negativně projevit. O takové cestě hovoří v rozhovoru Ing. Jan Fučík, projektant, Brilon a.s., která výrobce Kronoterm na českém trhu zastupuje.

Jak projektant pracuje?

Projekt soustavy s tepelnými čerpadly lze rozdělit na dvě části. Primární část, která obsahuje tepelné čerpadlo a je zdrojem tepla a sekundární část, která teplo ze zdroje tepla rozvádí dle požadavků budovy. Sekundární část musí projektant navrhnout doslova od „podlahy“, protože každá budova může být originální, jedinečná. Pro návrh primární části může využít technickou podporu výrobce. To je výhodné zvláště u soustav s větším výkonem, ve který se i malé chyby projeví citelně zvýšenými náklady. Úroveň a technická dokonalost technické podpory se však mezi výrobci a dodavateli tepelných čerpadel velmi liší.

Základním nástrojem projektanta je software, ve kterém si vytváří schéma soustavy a do něj vkládá zvolené prvky. Návrh sekundární části soustavy zahrnující distribuci tepla mají projektanti zpravidla zažitý, tam by mnoho chyb vznikat nemělo. Při návrhu primární části, zdroje tepla s tepelným čerpadlem, však chyby vznikají. S tím má zkušenost většina techniků působících u výrobců a dodavatelů, pokud poskytují konzultace, poradenství.

S cílem vyhnout se zbytečným chybám a zrychlit práci projektanta, na základě požadavků z praxe, navrhl slovinský výrobce tepelných čerpadel Kronoterm stovky schémat primární části soustav s tepelnými čerpadly, která obsahují všechny potřebné prvky včetně údajů o základních dimenzích. Funkčnost těchto schémat je mimo jiné provozně odzkoušena i ve zkušebně.

A proč stovky schémat? Počet kombinací vytváří různé druhy tepelných čerpadel (vzduch, voda, země), způsoby řešení přípravy teplé vody, vytápění, chlazení, využití různých doplňujících zdrojů tepla (biomasa, soláry) aj. Vzhledem k celkovému počtu schémat se výběr schématu provádí „filtrováním“ pomocí „dlaždic“.

Obr. 3 Výběr pomocí ikon odkazuje na čtyři základní aplikační oblasti. Jde o samostatnou přípravu teplé vody, oblast domácností s menšími výkony, oblast objektů nad 30 kW a oblast speciální zaměřenou nejen na bydlení, ale i průmysl.

Obr. 4 I pro takto složitou kombinaci může projektant získat komplexně navržené a funkčně ověřené schéma hydrauliky a MaR včetně legendy.

Pro práci projektanta je zásadní, že získá nejen hydraulické schéma ve formátu DWG, aby schéma mohl ihned importovat do svého software, ale získá i schéma pro řešení MaR, schéma propojení kabelů, legendu i  soupisku použitých prvků. Tím odpadá někdy i nejednoznačná komunikace mezi projektantem hydrauliky a projektantem MaR, který navrhuje měření a regulaci.

Obr. 5 Příklad hydraulického schématu z těch jednodušších. Zde tepelné čerpadlo vzduch-voda s umístěním uvnitř objektu, včetně akumulační nádoby, přípravy teplé vody v zásobníku a s jedním okruhem pro vytápění. Obsahuje i zapojení MaR a v příloze lze získat i schéma „prodrátování“.

Obr. 6 Detail z obr. 5, ve schématu jsou všechny potřebné prvky včetně bezpečnostních.

Reference

Vysokou úroveň výrobků i technické podpory Kronoterm dokazuje například udělení certifikátu kvality pro Rakousko a Švýcarsko od evropské asociace EHPA pro tepelná čerpadla ADAPT MAX uvedená na trh v roce 2024 nebo od německé instituce BAFA v roce 2019 aj.

Obr. Reference Kronoterm zahrnují jak jednodušší řešení pro rodinné domy, tak například i vysokoškolský kampus Trinity College Dublin, kde je 21 zemních vrtů s celkovou délkou 3,5 km a tepelná čerpadla země-voda s výkonem 188 kW.

Pokud chce být projektant dlouhodobě úspěšný, musí tepelná čerpadla umět

Vzhledem k tomu, že význam tepelných čerpadel roste, že jejich uplatnění podporuje nejen energetická úspornost, ale i legislativa o snižování energetické náročnosti budov EPBD aj., měl by každý projektant ve svém zájmu umět soustavy s tepelnými čerpadly navrhovat, konstatuje v rozhovoru Jan Fučík. Nejen pro projektanty s dlouhou praxí, ale zvláště pro ty méně zkušené, je vysoká úroveň technické podpory výhodná. Umožní jim se mnohem rychleji přizpůsobit změnám na trhu s tepelnou technikou a přitom se vyvarovat zbytečným chybám.

Osobní zkušenost je nepřenositelná. Proto Jan Fučík v závěru rozhovoru zve každého, kdo již soustavy s tepelnými čerpadly projektuje, nebo se k tomu chystá, aby si přišel ověřit, že uváděné skutečnosti jsou pravdivé, že mu mohou jeho práci výrazně ulehčit a dát jí jistotu správného řešení.