Aké sú výhody plynového tepelného čerpadla?

Energetická záťaž a rastúce ceny energií vytvárajú tlak na energeticky účinné zariadenia pre výrobu tepla a čoraz častejšie i chladu. Plynové tepelné čerpadlo je tepelný zdroj, ktorý pracuje v systémoch vzduch/voda alebo vzduch/chladivo. Primárnym zdrojom získavania tepla je vonkajší vzduch. Na pohon kompresora sa využíva plynový motor, ktorý spaľuje zemný plyn.

Využitie

Možnosť opätovného využívania existujúcich potrubných rozvodov umožňuje použiť tento systém v širokom rozsahu rekonštrukčných projektov, aj pri historických budovách alebo budovách, kde sa búracie práce nedajú uskutočniť. Pôvodné potrubia tak dokážu slúžiť na prenos zohriatej vody pre vykurovanie v zimnom období alebo ochladenej vody pre klimatizáciu v letnom období. Pre odovzdávanie tepla alebo chladu do miestností sa využívajú vysokoúčinné vnútorné jednotky. Ich výhodou je jednoduchá inštalácia a široká paleta modelov.

Plynové tepelné čerpadlá sú z hľadiska výkonu vhodnejšie skôr pre väčších zákazníkov. „Plynové tepelné čerpadlo je schopné súčasne vykurovať i chladiť. Táto vlastnosť ho predurčuje pre použitie v hoteloch, reštauráciách, nemocniciach, administratívnych priestoroch a podobne. Výkonové rady použiteľné pre domácnosti neboli doposiaľ uvedené na trh,“ vysvetlil technický špecialista SPP Marek Chrastina.

Podstata plynového tepelného čerpadla

Plynové tepelné čerpadlo (PTČ) využíva viaceré zdroje tepla. Teplo získava nielen z OZE – okolitého vzduchu, ale aj z chladiaceho okruhu motora a z produkovaných spalín. Z tohto dôvodu je plynové tepelné čerpadlo mimoriadne energeticky účinným systémom.

Využíva fyzikálne vlastnosti chladiva R410A. Prostredníctvom kompresora cirkuluje chladivo v uzavretom okruhu s nepretržitým vyparovaním a zrážaním, čím vzniká chlad a teplo. Zároveň využíva teplo z chladiaceho okruhu motora, ktorým sa zvýši teplota chladiva vo výparníku.

Systém PTČ je ekologickým riešením. Chladivový okruh tepelného čerpadla využíva chladivo R410A (chladivo bez freónov) s nulovým koeficientom rozkladu ozónu. PTČ je možné využiť v systémoch s priamou expanziou chladiva, ako napríklad klimatizačné systémy alebo v systémoch, ktoré ako teplonosné médium využívajú vodu.

Ako funguje plynové tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlá sú vo všeobecnosti alternatívne zariadenia na výrobu tepelnej energie na rozdiel od klasickej výroby formou spaľovania fosílnych palív. Najväčší podiel v súčasnosti realizovaných tepelných čerpadiel pracuje na princípe parného kompresorového chladiaceho obehu. Hlavné komponenty takéhoto systému s ich vzájomným energetickým prepojením sú:

• kompresor
• kondenzátor
• expanzný ventil
• výparník

Termodynamický obeh sa v tepelnom čerpadle uskutočňuje pomocou pracovnej látky – chladiva. Jeho vlastnosti, najmä bod varu a kondenzácie v závislosti od tlaku, musia zodpovedať požadovaným teplotným parametrom tepelných tokov do výparníka a z kondenzátora.

Tepelné čerpadlá sú teda zariadenia, ktoré umožňujú odoberanie energie z okolitého prostredia a jej prevádzanie do interiéru. Prevod tepla sa zabezpečí fyzikálnymi vlastnosťami chladiva, ktoré je schopné absorbovať teplo z okolia. Následne je schopné odovzdať teplo do interiéru alebo opačne (v prípade chladenia). Umožňuje využiť takmer akýkoľvek nízkopotenciálny prírodný zdroj tepla ako napríklad zem, voda, vzduch alebo odpadové teplo v priemysle. Inverzia tepla je preto možná pri využívaní systémov výmeny viacerých médií.

Systém vykurovania pomocou tepelných čerpadiel predstavuje výhodné riešenie pre nízkoteplotné vykurovanie (napr. podlahové) a je ho možné použiť i na štandardné konvenčné (napr. radiátorové) vykurovanie.

Výhody

PTČ sa vyznačuje nízkymi prevádzkovými nákladmi a vďaka svojej robustnej stavbe a technológii vyžaduje minimálnu údržbu. „Prvá servisná prehliadka spaľovacieho motora sa na PTČ vykonáva po 10.000 Mh,“ informoval Chrastina z SPP.

Celoročné úspory dosiahnuté pomocou plynového tepelného čerpadla dosahujú veľmi zaujímavé čísla a i v porovnaní s elektrickými tepelnými čerpadlami (ETČ). „Návratnosť je závislá od miery využitia plynového tepelného čerpadla za rok a samozrejme typu systému, voči ktorému sa porovnáva. Príklady z praxe naznačujú, že investícia je aj napriek pomerne vysokým investičným nákladom návratná v priebehu 4-5 rokov. Podmienkou je však vysoké výkonové vyťaženie zariadenia,“ doplnil technický špecialista SPP.

Výhodou je tiež zníženie emisií a skleníkových plynov oproti plynovým kotlom až o 50%, čo je odrazom vysokej účinnosti zariadenia. Plynové tepelné čerpadlo spaľuje za účelom pohonu kompresora zemný plyn. Pomer ceny 1 kW paliva medzi zemným plynom a elektrickou energiou sa z dlhodobého hľadiska drží v pomere 1:4 v prospech zemného plynu. V zimnom období má plynové tepelné čerpadlo mimoriadny tepelný výkon dokonca i pri veľmi nízkych vonkajších teplotách vzduchu, jeho účinnosť je trvalá až do teploty – 20º C.

Porovnanie tepelného výkonu PTČ verzus ETČ:

Aj napriek excelentnej účinnosti majú plynové tepelné čerpadlá nízku hlučnosť a sú riadené pomocou inteligentného riadiaceho systému a ekvitermickej regulácie. Výhodou PTČ je i možnosť výroby teplej vody súbežne s funkciou chladiaceho systému. Investíciou do plynového tepelného čerpadla ako jediného zdroja tepla a chladu sa znižujú investičné náklady na vytvorenie tepelného systému v porovnaní s budovaním dvoch zdrojov pre kúrenie a chladenie.

Vo všeobecnosti je plynové tepelné čerpadlo vhodné pre všetky objekty s tepelnou stratou nad 20 kW.

Odmrazovanie výparníka sa dosahuje prostredníctvom využitia tepla z chladiaceho okruhu motora, preto nie je vôbec potrebné striedanie prevádzkového cyklu. Po odstavení je taktiež dosahované veľmi rýchle zahriatie vykurovacieho média. „V porovnaní s klasickým elektrickým tepelným čerpadlom je dosahovaný stabilný tepelný výkon aj pri nízkych vonkajších teplotách, pričom menovitý tepelný výhon dosiahne pri kratšom nábehovom čase,“ uviedol Marek Chrastina.

Porovnanie nábehových časov pre vykurovací režim (PTČ verzus ETČ):

Špecifiká inštalácie 

Pre inštaláciu PTČ nie je potrebná kotolňa, nie sú potrebné zemné práce väčšieho rozsahu ako sú napr. vrty, zemné kolektory a taktiež nie je nutné zvyšovanie inštalovaného elektrického príkonu.

Sú určené pre montáž vo vonkajšom prostredí, napr. pre umiestnenie vedľa budov alebo na strechách budov. Na pripojenie stačí nízkotlaková prípojka plynu, ktorá je k dispozícii na veľkej časti územia Slovenska.

PTČ sa môžu veľmi dobre kombinovať v bivalentnom zapojení s plynovými kotlami a plynovými kogeneračnými jednotkami.  Vytvoria sa tak sústavy s vyššou pracovnou teplotou než pri akej bežne pracujú tepelné čerpadlá.

Inštalácia PTČ predstavuje moderný spôsob vykurovania a chladenia budov. Plynové tepelné čerpadlo je konštrukčne takmer identické so štandardným, elektrickým tepelným čerpadlom. Rozdiel je v tom, že elektrický motor je nahradený plynovým motorom s vlastným dochladzovacím okruhom a výfukovým systémom. Teplo, ktoré vznikne spaľovaním zemného plynu v plynovom motore je možné využiť. Z toho dôvodu je množstvo získaného tepla výrazne vyššie.

Príklady inštalácii PTČ v Slovenskej republike

Pri rekonštrukcii vykurovacieho systému na radnici v Trnave sa vôbec po prvýkrát využil tento systém na Slovensku. „Pilotným projektom bola inštalácia PTČ na Radnici v Trnave, ktorá bola podporená z prostriedkov neinvestičného fondu SPP – EkoFond. PTČ s výkonom 84 kWt / 71 kWchl bolo do systému priamej expanzie inštalované v roku 2009 a využíva sa na chladenie i kúrenie,“ uviedol Chrastina.

Na Slovensku je však v súčasnosti niekoľko ďalších inštalácií PTČ. „V prevádzke je i PTČ v spoločnosti Yzamer v Trnave ako aj v areáli UMB v Banskej Bystrici. V súčasnosti evidujeme niekoľko ďalších rozpracovaných projektov,“ uzavrel Marek Chrastina.

Spracované podľa informácií SPP, a.s.

K téme