Témata
Reklama

Tepelná čerpadla s frekvenčním měničem

Položka za vytápění je v rozpočtu každého domu velmi významná a není pochyb, že ceny energií budou dále stoupat. Této situaci se musí přizpůsobit i výrobci tepelných zařízení.

Majitelé nemovitostí budou stále více hledat úsporné zdroje tepla, cenově dostupné, pokud možno bezobslužné a méně závislé na cenách energií. Takovým zdrojem může být například tepelné čerpadlo typu vzduch-voda s invertorem (frekvenčním měničem).

Reklama
Reklama
Reklama

Výhoda systému vzduch-voda

Lze říci, že vzhledem k teplotám, které v ČR máme, je investice do zemních prací pro stavbu čerpadla typu země-voda nebo voda-voda zatím dosti problematická. Při nahlédnutí do statistik Českého hydrometeorologického ústavu zjistíme, že teploty v září až listopadu a v březnu až květnu jsou většinou nad nulou, tedy porovnatelné s teplotou v zemi. Jen prosinec, leden a únor vykazují teploty nižší.

Ze zkušeností na testovacím vrtu také víme, že 130 m hluboký vrt se po čase vychladí až na asi 4 °C. U zemního kolektoru je situace ještě horší. To znamená, že jen tři měsíce z devíti bude účinnější systém země-voda. V ostatních šesti měsících je na tom v průměru lépe systém vzduch-voda. A pokud bude tepelné čerpadlo použito ještě pro ohřev bazénu v létě, je systém vzduch-voda ještě efektivnější.

Proč tepelné čerpadlo s invertorem?

Klasický konvenční systém tepelného čerpadla bez invertoru obsahuje výměníky na vypařovací i kondenzační straně termodynamického okruhu. Mezi nimi je kompresor a termostatický expanzní ventil (TEV), na vodní straně je akumulační nádoba a dohřev elektrickým přímotopným zdrojem. Velká část výrobců produkuje právě tímto způsobem většinu svých čerpadel. Jde o ověřený způsob – dohřev přímotopem ale snižuje průměrný topný faktor v topné sezoně, akumulační nádoba je drahá a zabírá místo v domě. Nasnadě je tedy otázka: Nebylo by možné tento systém vylepšit tak, aby zařízení pracovala bez elektrodohřevu a akumulační nádoby i při kolísajících provozních podmínkách?

Nějaké inovace již u různých výrobců samozřejmě proběhly, například zařazení elektronického expanzního ventilu (EEV) nebo dvoustupňová regulace kompresoru. To je ale pořád málo – pro úplné odstranění akumulace a přímotopného elektrického ohřevu to nestačí. Novým řešením je použití frekvenčního měniče (invertoru) a speciálního kompresoru, který je určen pro režim v proměnných otáčkách. Je sice nutné více investovat do elektronické regulace, ale odpadne akumulační nádoba a dohřev přímotopem. V konečném důsledku je takto realizovaný systém ještě o něco levnější. Toto řešení bylo nazváno AC Heating (Absolutely Clever Heating).

Tepelné čerpadlo vzduch-voda s invertorem

Vzroste účinnost provozu

Topný faktor systému se odvíjí vždy od rozdílu teploty vypařovací (teplota prostředí, odkud je energie odebírána) a kondenzační (teplota topné vody na výstupu tepelného čerpadla). Čím je tento rozdíl nižší, tím vyšší má systém účinnost. Účinnost systémů AC Heating je, oproti konvenčním tepelným čerpadlům bez frekvenčního měniče (invertoru), vyšší právě díky inteligentnímu řízení otáček kompresoru a ventilátorů.

Změna otáček kompresoru současně znamená i změnu potřebného výkonu podle aktuální venkovní teploty, vnitřní teploty a nastavené (požadované) teploty v referenční místnosti. Tepelné čerpadlo s frekvenčním měničem běží v průměru na 50 % výkonu. V takovém režimu jsou všechny výměníky předimenzovány a k tepelné výměně dochází téměř beze ztrát. Teplota vody na výstupu se řídí tak, aby byla pokud možno co nejnižší, čímž vzroste i účinnost provozu. Tepelné čerpadlo s invertorem je tak možné dimenzovat až na 100 % tepelných ztrát objektu při venkovní teplotě až –15 °C.

Vyrovnávání systému s kolísáním venkovních teplot vzduchu

Rozhoduje životnost kompresoru

Životnost tepelných čerpadel je v podstatě dána počtem zapnutí a vypnutí kompresoru a předpokládá se obecně na nejméně 20 let. Konvenční systémy bez frekvenčního řízení proto musí mít akumulační nádobu, aby při vyšší teplotě vzduchu (jaro, podzim) bylo kde energii ukládat a předešlo se častému zapínání a vypínání kompresoru.

U tepelného čerpadla s měničem k tomu ale prakticky vůbec nedochází: Místo akumulace energie a taktování je jednoduše provedena korekce otáček kompresoru. Pokud v mezních případech k zapnutí a vypnutí musí dojít (např. při odtávání), děje se tak pozvolným rozběhem a startem kompresoru, tedy bez rázů, což rovněž přispívá k delší životnosti čerpadla. Životnost čerpadla je vyšší navíc i díky tomu, že většinu času kompresor i ventilátory běží pouze asi na 50 % výkonu. Příjemným důsledkem je i nižší hladina hluku po většinu provozních hodin v roce. Také energetici mohou být spokojeni, protože mají v síti zařízení, které nevydává do elektrické sítě žádné rázové špičky.

Nižší pořizovací náklady

Velkou výhodou systému AC Heating je, že téměř veškeré peníze lze investovat do samotné technologie tepelného čerpadla a ne do akumulačních nádob, elektrodohřevů, složité regulace nebo do celé řady oběhových čerpadel, spojek a dalších prvků, které se na vytápění nikterak nepodílejí a jsou zařazeny pouze jako „nutné zlo“. Toto vše se též pozitivně podepíše na nižší ceně montáže tepelného čerpadla. Systém je díky tomu úsporný i z hlediska potřebného místa v domě.

Ing. Lubomír Kuchynka

KUFI INT, divize AC Heating

www.ac-heating.cz

LKuchynka@ac-heating.cz

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 80708
Datum: 09. 07. 2008
Rubrika: Výroba / Ekologie
Autor:
Firmy
Související články
Jak efektivně využívat vodu? 85 % českých firem s ní plýtvá

Statisíce až miliony korun ročně – takovou ztrátu může firmám způsobit nedostatečná péče o vodu v průmyslových odvětvích napříč spektrem. Podle společnosti Aquarex Waterprofit, která se specializuje na řešení pro úpravu a management vody, přitom čirou tekutinu koncepčně neřeší valná většina českých společností – 85 % procent z nich s ní plýtvá. Velké ztráty v tomto směru hlásí chemický, energetický či potravinářský průmysl, ale i strojírenství.

Revoluce udržitelnosti: Digitalizací k úsporám

Průmyslová udržitelnost se v posledních letech stala nejen věcí image, ale také ekonomiky. Rostoucí ceny energií, tlak na snižování emisí i požadavky zákazníků nutí podniky hledat způsoby, jak vyrábět chytřeji. Jednou z hlavních cest je digitalizace. Ta dovoluje provoz detailně prozkoumat a z drobných optimalizací sestavit významné energetické úspory.

Revoluce udržitelnosti: Inovativní materiály zítřka

Ekologické alternativy technických materiálů dnes pronikají napříč nejrůznějšími odvětvími – od stavebnictví přes obaly a módu až po automobilový průmysl. Již dnes je například možné postavit dům z konopného betonu, zabalit elektroniku do myceliového obalu, obléct si oděv z „kůže“ vypěstované z podhoubí nebo jezdit autem, které obsahuje díly z rostlinných biopolymerů.

Související články
Revoluce udržitelnosti: Bezuhlíková ocel je pouze zdánlivý paradox

Výroba oceli je dlouhodobě strategickým odvětvím, na němž nevyhnutelně stojí obrovská část strojírenské výroby. Jak může být ocel „bezuhlíková”, když je uhlík její nedílnou součástí? Odpovědí je změna výrobního procesu – nové technologie, které místo uhlíku využívají vodík a zelenou elektřinu, již v dnešní době přispívají k dekarbonizaci tohoto odvětví.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Revoluce udržitelnosti: Uzavřené smyčky v kovoprůmyslu

Navzdory sebevětšímu úsilí o maximální efektivitu zůstává produkce odpadu v průmyslu kovovýroby nedílným doprovodným faktorem. Recyklace třísek, emulzí a olejů je proto, zvláště pro malé a střední podniky, moudrým krokem do budoucna - šetří peníze i planetu, zefektivňuje ekonomickou stránku provozu a přispívá k dobrému jménu v očích potenciálních zákazníků.

Ekologická odpovědnost jako firemní výhoda

Firmy čelí rostoucím požadavkům na udržitelnost, a přestože se dotační a rozvojové programy snaží ekologicky smýšlející podniky zvýhodnit, zelené investice mají dlouhou návratnost a vyznačují se vyšší administrativní zátěží. Mezi výsledné výhody nicméně patří zvýšená konkurenceschopnost, reputace a atraktivita pro investory i obchodní partnery

Revoluce udržitelnosti: Ekonomické přínosy ekologického smýšlení

Udržitelnost není pouze módní trend, ale především strategický přístup, který může strojírenským výrobcům přinést významné ekonomické výhody. Firmy, které zavádějí ekologická opatření, mohou těžit mimo jiné z úspor v oblasti nákladů či materiálů, a to skrze pokročilé řízení energetické spotřeby či zodpovědný přístup k recyklaci a odpadu z výroby.

Revoluce udržitelnosti: Přes 300 let starý pojem

V mnoha oblastech lidské činnosti, od zemědělství až po strojírenskou výrobu, je udržitelnost aktuálně jedním z nejčastěji skloňovaných slov. Tento úvodní článek ze série „Revoluce udržitelnosti“ se věnuje tomu, jak se tento pojem dostal do centra veřejných diskuzí, co vlastně znamená a proč se v posledních desetiletích stal tak důležitým.

Energetická náročnost obráběcích strojů: Část 3. Inteligentní technologie

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a  napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Smyslem předkládané trilogie článků není rozklíčovat současný stav a doporučit řešení, ale z pohledu konstrukce a provozu výrobních zařízení představit řešení firem, které primárně nehledí na byznys, ale na budoucnost naší planety.

Energetická náročnost obráběcích strojů: Část 2. Vliv výrobních strojů

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hrají roli politika a byznysové zájmy, a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

Energetická náročnost obráběcích strojů: Část 1. Obecný úvod do problematiky

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hraje roli politika a byznysové zájmy a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

Ocelové město a CO2

Co Jules Verne nemohl tušit… Nebo mohl? Zlého profesora nechává umřít na zadušení kysličníkem uhličitým…

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 1. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Úspory naruby - Obraťme toky řek

Při útlumu uhelných a jaderných elektráren a s nárůstem podílu obnovitelných zdrojů energie, především slunce a větru, nastal problém s přenosem a akumulací jejich elektrického výkonu mimo špičku zatížení elektrizační sítě. Tento problém však mohou i v Česku do značné míry a levně vyřešit stávající vodní díla (přehrady, jezy a hráze včetně turbín a kanálů a regulací) s využitím stávající přenosové soustavy.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit