Bohužel se při plánování investice velmi často nezohledňují technické aspekty těchto technologií, a tak může snadno docházet k jejich zbytečnému předimenzování. To lze eliminovat správným uvažováním a návrhem bivaletního systému, např. v kombinaci s účinným kondenzačním plynovým kotlem.
Jaké technické parametry bychom tedy měli vzít při výběru tepelného čerpadla v potaz?
Jan Kočka
Topný výkon tepelného čerpadla přímo závisí na venkovní teplotě. To znamená, že zvolené zařízení nemusí disponovat dostatečným topným výkonem pro vytápění budovy při nízkých teplotách. Například tepelné čerpadlo při venkovní teplotě 10 °C poskytne 64,8 kW topného výkonu, ale při -14 °C je jeho topný výkon jen 30,5 kW. (Údaje vycházejí z technický údajů modelu Belaria® fit značky Hoval). Pakliže tepelné čerpadlo bude jediným zdrojem tepla, je při výběru výkonového typu nutné zohlednit křivku topného výkonu v závislosti na venkovní teplotě. S rostoucí venkovní teplotou totiž klesá tepelná ztráta objektu, čili v přechodném období topné sezóny (jaro, podzim) má tepelné čerpadlo přebytek výkonu proti aktuální potřebě tepla. Tento problém částečně řeší invertorová technologie umožňující modulaci výkonu. Přesto však výběr tepelného čerpadla pokrývající 100% potřebu tepla při mínus 15°C s sebou nese riziko předimenzování a současně představuje vysokou investici.
Chápu, může být kompenzace případného nedostatečného výkonu řešena pomocí elektrokotle?
Nedostatek topného výkonu tepelného čerpadla v tuhých zimních obdobích je samozřejmě možné nahradit či doplnit elektrokotlem nebo elektrickými topnými tělesy. Na druhou stranu je ale třeba akceptovat celkově vyšší spotřebu elektřiny. S ohledem na nejasný vývoj cen za elektrickou energii je takové řešení určitým kompromisem. Existují však i jiné možnosti řešení, která mohou být efektivnější.
Jaké jsou tedy další alternativy? Jak efektivně zajistit dostatek výkonu v kombinaci s tepelným čerpadlem tak, abychom ušetřili i svou peněženku?
Společnost Hoval jako výrobce tepelné techniky - tepelných čerpadel i plynových kondenzačních kotlů - navrhuje řešení v podobě hybridního, bivalentního systému. Ten v sobě kombinuje dva různé zdroje tepla. Kýženým výsledkem takového systému je maximálně úsporný a efektivní provoz, který současně eliminuje popsané nevýhody tepelného čerpadla. Myšlenka systému spočívá v rozložení pokrytí potřeby tepla - plynový kotel je dimenzován pro 100% potřebu topného výkonu, zatímco tepelné čerpadlo pouze na cca 30 %. Tato úvaha vychází z průměrné sezónní teploty v našem klimatickém pásmu, tj. 0°C v zimě s rostoucím trendem, kdy výkon tepelného čerpadla poskytne dostatek výkonu ve značné části topného období.
Znamená to tedy, že tepelné čerpadlo v bivalentním systému nebude v provozu celou zimu? Jaký význam má pak plynový kondenzační kotel?
Tepelné čerpadlo bude v provozu ve všech dnech, kdy teplota venkovního vzduchu neklesne pod minimální definovanou venkovní teplotu, protože jednotka v té době nebude poskytovat potřebný tepelný výkon a současně se snižuje její účinnost, tzv. COP. Z důvodu dostatečnosti tepelného výkonu je do systému začleněn plynový kondenzační kotel, ideálně Hoval UltraGas® 2. Ten požadovaný výkon poskytne namísto tepelného čerpadla a zároveň poskytne uživateli energetickou jistotu během krátkých období silných mrazů, které v podstatě znemožňují provoz tepelného čerpadla. Účelem takového systému je provozovat tepelné čerpadlo co nejdéle ale hlavně efektivně a kotel využívat jako špičkovací zdroj. Takže i taková investice do tepelného čerpadla má smysl, především v případě modernizace při výměně stávajícího plynového zdroje tepla.
Odhlédněme na chvíli od tepelného čerpadla, jak je to s výběrem toho správného kotle pro zmíněný druh topného systému?
Při výběru kondenzačního kotle platí nejen obecná kritéria jako účinnost, nízké emise a modulační rozsah, ale především konstrukční provedení pro hydraulické zapojení společně s tepelným čerpadlem a akumulační nádrží bez vlivu na efektivní provoz samotného kotle. Klíčovou roli pak hraje systémová regulace zajišťující optimální provoz. Kombinací plynu a elektrické energie navíc uživatel získá určitou možnost volby druhu provozu v závislosti na aktuální ceně obou paliv. V neposlední řadě jsou důležitým aspektem investiční náklady – v případě systému o tepelném výkonu 200 kW činí náklady na pořízení kotle a jednoho tepelného čerpadla méně než 50 % pořizovací ceny tepelných čerpadel o tomto výkonu.
Z našeho portfolia bych pro takové hybridní zapojení jednoznačně doporučil osvědčený kotel Hoval UltraGas® 2 . Svými vlastnostmi jako jsou velký objem vody, žádný požadavek na minimální průtok, žádná požadovaná minimální teplota vratné vody kotle, neomezené ΔT mezi vstupem a výstupem, je ideálním řešením pro bivalentní topný systém. Důležitý je právě způsob hydraulického zapojení.
Ještě o něco víc inovativnější jsou pak řešení s Hoval UltraGas® 2 a jeho připojení do akumulační nádrže - z horní nejteplejší části je do vratného vstupu kotle přiváděna voda, která je dohřívána na požadovanou teplotu, ať už pro topné okruhy, nebo pro ohřev vody v zásobníku. V době, kdy tepelné čerpadlo vyrábí potřebné množství tepla, kotel není v provozu a plní roli záložního zdroje tepla. Například v přechodných obdobích vyšší teplota v průběhu dne umožňuje efektivní provoz a akumulaci energie v nádrži, kterou lze využít v chladnějších nocích. Naopak, když je teplota topné vody přiváděné do soustavy z tepelného čerpadla příliš nízká, aktivuje se kotel a voda v systému se dohřívá na požadovanou teplotu. To je naše zásadní funkční výhoda oproti konkurenci. Stojí totiž za zmínku, že se díky tomu bavíme o úspornějším provozu kotle s dohřevem vody s nižším ΔT, takže spotřeba plynu je také menší ve srovnání s nezávislým provozem kotle bez tepelného čerpadla.
Závěrem mě napadá, dokážeme v bivalentním systému nějakým způsobem ohřívat teplou vodu?
Samozřejmě! Příprava teplé vody je nedílnou součástí systému. Shodně jako v případě vytápění, je i pro ohřev vody využito obou zdrojů tepla, přičemž v letním období má tepelné čerpadlo vzduch/voda fantastickou účinnost. Plynový kotel kompenzuje deficit nižší výstupní teploty tepelného čerpadla a prostřednictvím regulačního systému zajistí přehřátí teplé vody v zásobníku v pravidelných intervalech z důvodu eliminace rizika výskytu bakterie legionella. Široká výkonová řada kotlů Hoval UltraGas® 2 a dostupná tepelná čerpadla Belaria® fit s topnými výkony 53 kW a 85 kW (při teplotě venkovního vzduchu 2 °C) stejně tak umožňují zvolit vhodnou sestavu se správným výkonem - pro velké budovy se navíc nabízí možnost kaskádování až šestnácti tepelných čerpadel.
Závěrem bych dodal, že tato kombinace zdrojů představuje moderní pojetí stavby tepelných zdrojů, které splňuje připravované nařízení Evropské unie, kdy plynový kotel nebude možné instalovat bez doplnění obnovitelným zdrojem energie, mezi něž se tepelná čerpadla řadí.
