Tepelné čerpadlá na prípravu teplej vody predstavujú moderné a efektívne riešenie, ktoré využíva obnoviteľnú tepelnú energiu obsiahnutú v okolí na ohrev vody. Základným prvkom takéhoto systému je jednotka, ktorá integruje všetky kľúčové komponenty nevyhnutné pre proces získavania tepla: výparník, kompresor, kondenzátor a zásobník teplej vody.
Počas prevádzky tepelné čerpadlo absorbuje teplo z recirkulačného alebo odvádzaného vzduchu a odovzdáva ho do výparníka. Tu sa nachádza chladivo, ktoré sa pri nízkej teplote zahrieva a mení sa na paru. Keďže teplota tejto pary ešte nie je dostatočná na ohrev vody, nasleduje proces kompresie, ktorý teplotu chladiva zvýši. V záverečnej fáze ohriata para chladiva odovzdá svoju tepelnú energiu zabudovanému zásobníku teplej vody, ochladí sa a skondenzuje. Následne sa kvapalné chladivo pomocou expanzného ventilu expanduje pod vysokým tlakom, čím sa ďalej výrazne ochladzuje a cyklus sa opakuje.
Zdroje tepla pre tepelné čerpadlá
Tepelné čerpadlá na prípravu teplej vody môžu čerpať teplo z rôznych zdrojov:
- Recirkulačný vzduch: Ideálnym miestom pre takéto čerpadlá sú pivnice, ktoré si počas zimných mesiacov udržiavajú stálu a relatívne vysokú teplotu. Prevádzka čerpadla môže v takomto priestore znížiť teplotu o približne dva až štyri stupne a zároveň prispieva k odvlhčovaniu vzduchu.
- Odvádzaný vzduch: V tomto prípade sa tepelné čerpadlo napojí na existujúci systém rozvodu vzduchu. Horný kryt čerpadla sa nahradí krytom odsávaného vzduchu a zariadenie je potom zásobované teplým odvádzaným vzduchom z viacerých miestností, čím zároveň zabezpečuje dobré vetranie domu. Ochladený vzduch sa následne odvádza von. Aby sa predišlo podtlaku, je potrebné zabezpečiť prívod vonkajšieho vzduchu cez samostatné prvky.
- Vonkajší vzduch: Tepelné čerpadlá môžu využívať aj priamo energiu vonkajšieho vzduchu.
Prevádzkové režimy a integrácia
Tepelné čerpadlá Viessmann na prípravu teplej vody sú navrhnuté pre monorežimovú aj duálnu prevádzku, pričom druhá možnosť umožňuje efektívne spojenie so solárnym systémom.
V duálnom režime sa čerpadlo solárneho okruhu elektronicky riadi na základe regulácie teplotného rozdielu. Keď je solárny okruh aktívny, tepelné čerpadlo automaticky prestáva vyrábať teplú vodu, čím sa zabezpečí maximálne využitie voľnej solárnej energie. Okrem solárnych systémov môžu tepelné čerpadlá Viessmann optimálne využívať aj energiu z fotovoltického systému.
Výhodou samostatnej prevádzky tepelného čerpadla na výrobu iba teplej vody sú nízke investičné a prevádzkové náklady. Nie je potrebný dodatočný zdroj tepla, pretože zdrojom energie je už dostupná a bezplatná energia z okolia. Keďže tepelné čerpadlo nevypúšťa emisie, nie je nutná ani inštalácia komína. Odpojenie od vykurovacieho systému zároveň umožňuje vypnúť kotol počas teplejších mesiacov, čím sa šetrí elektrická energia. Taktiež nie sú potrebné plynové prípojky ani olejové nádrže.
Inštalácia tepelného čerpadla na prípravu teplej vody je časovo nenáročná. Z dlhodobého hľadiska šetrí životné prostredie aj peňaženku, keďže pri ohreve teplej vody sa nespaľujú fosílne palivá. Navyše, ak je tepelné čerpadlo umiestnené v pivničných priestoroch, prispieva k ich odvlhčovaniu, čím znižuje riziko vzniku plesní a chráni murivo.
Kombinácia s existujúcimi systémami a pokročilé funkcie
Tepelné čerpadlá Viessmann sú navrhnuté tak, aby sa dali efektívne kombinovať aj s existujúcimi vykurovacími systémami, ktoré sú založené na spaľovacích kotloch. V takýchto prípadoch majú existujúce kotly za úlohu pokryť špičkové tepelné zaťaženie.
Séria tepelných čerpadiel Vitocal umožňuje integráciu s fotovoltickými systémami. Vlastná vyrobená elektrická energia sa potom využíva na napájanie tepelného čerpadla. Je to z dôvodu, že okrem energie z okolia (približne tri štvrtiny) je na premenu tejto energie na využiteľné teplo potrebná približne jedna štvrtina elektrickej energie. Táto energia je využívaná kompresormi a expanznými ventilmi v chladivovom okruhu.
Chladiace funkcie tepelných čerpadiel Vitocal
Okrem vykurovania a prípravy teplej vody môžu tepelné čerpadlá Vitocal zabezpečovať aj chladenie. Rozlišujú sa dva základné typy chladenia:
- Prirodzené chladenie: V tomto režime odoberá soľanka alebo podzemná voda teplo z vykurovacieho okruhu prostredníctvom výmenníka tepla a odvádza ho do okolia. Využíva sa tak prirodzená teplota okolia. Počas tohto procesu sú aktívne len obehové čerpadlo a riadiaca jednotka. Všetky tepelné čerpadlá Viessmann typu soľanka/voda využívajú túto formu chladenia. Pre jej funkciu je potrebné príslušenstvo, ako je napríklad NC-Box, ktorý je vybavený zmiešavačom na integráciu do chladiaceho okruhu.
- Aktívne chladenie: V tomto prípade je funkcia tepelného čerpadla obrátená a zariadenie funguje podobne ako chladnička. Obe chladiace verzie (prirodzené aj aktívne) je možné kombinovať prostredníctvom Viessmann AC-Boxu, ktorý rozširuje možnosti tepelných čerpadiel Vitocal radu 300-G a 200-G soľanka/voda.
Kvalita, účinnosť a flexibilita
Všetky tepelné čerpadlá Viessmann Vitocal sa vyznačujú veľmi tichou prevádzkou, nízkymi vibráciami a nenáročnou údržbou. Majú pôsobivo vysoký koeficient účinnosti (COP), ktorý opisuje pomer odovzdaného tepla a spotreby energie. Tichá prevádzka je dosiahnutá vďaka zvukovo optimalizovanej konštrukcii spotrebiča s nízkymi vibráciami.
Splitové tepelné čerpadlá Vitocal 200-S a 222-S majú mimoriadne tiché vnútorné jednotky, pričom výparník a kompresor sú umiestnené vo vonkajšej jednotke. Mnohé modely, najmä kompaktné jednotky Vitocal 333-G a 222-G, sa vyznačujú malými rozmermi a jednoduchou inštaláciou v blízkosti obytných priestorov.
Tepelné čerpadlá Vitocal ponúkajú flexibilné použitie vďaka rôznym stupňom výkonu a modulačnej prevádzke. Vykurovací a chladiaci výkon je možné zvýšiť vytvorením tzv. kaskády, kde sa niekoľko tepelných čerpadiel Vitocal z rovnakého modelového radu zapojí do série. Pre väčšie budovy sú k dispozícii veľké tepelné čerpadlá Viessmann, napríklad Vitocal 300-G/-W Pro, s výkonom až 240 alebo 290 kW, ktoré je možné v kaskáde spojiť až na 1450 kW.
Chladivový okruh s reguláciou závislou od výkonu prispôsobuje vykurovací výkon aktuálnej potrebe tepla v budove, čo vedie k menšiemu počtu cyklov zapnutia/vypnutia a vyššej ročnej účinnosti. Systém RCD (diagnostika chladiaceho cyklu) umožňuje rýchlu a presnú reguláciu chladiaceho okruhu pomocou elektronického expanzného ventilu.
Zásobníky teplej vody Vitocell
Spoločnosť Viessmann ponúka širokú škálu zásobníkov teplej vody radu Vitocell, ktoré sú navrhnuté pre maximálny komfort a úsporu energie.
Vitocell 100-V: Spoľahlivosť a efektivita
Zásobníky Vitocell 100-V so smaltovanou povrchovou úpravou Ceraprotect sú lídrami na trhu a spĺňajú všetky požiadavky na pohodlný a šetrný ohrev teplej vody. Smaltovanie Ceraprotect poskytuje spoľahlivú a trvalú ochranu proti korózii. Vďaka celoobvodovej tepelnej izolácii majú tieto zásobníky nízke tepelné straty, čím pomáhajú šetriť náklady na teplú vodu. Modely typu CVAB-A s objemom 160l a 200l využívajú vákuovú izoláciu s vysokou účinnosťou proti tepelným stratám.
Rýchle a rovnomerné zahriatie prostredníctvom oceľových špirál so smaltovanou povrchovou úpravou zabezpečuje vysokú úroveň komfortu. Zásobníky Viticell 100-V typ CVA/CVAA/CVAB-A je možné spájať do kaskády pre zvýšenie požadovaného objemu vody v projektoch. V prípade potreby možno do zásobníka Vitocell 100-V typu CVWA pripojiť sadu solárneho výmenníka tepla (príslušenstvo, od 390 litrov objemu).
Dvojrežimové zásobníky a hygiena
Dvojrežimový zásobník teplej vody je nevyhnutnou súčasťou solárneho termického systému. Absorbuje teplo generované systémom a odovzdáva ho vode. Dvojrežimové zásobníky teplej vody od Viessmannu majú dve samostatné vnútorné nepriame špirály a ohrievajú vodu prostredníctvom solárneho termického systému aj kotla, čím sa zabezpečuje požadovaná teplota.
Kvalita vnútorného povrchu zásobníka je kľúčová pre hygienické zabezpečenie teplej vody. Spoločnosť Viessmann využíva dva vysokokvalitné materiály: smaltový povlak Ceraprotect pre bezpečné a trvalé chránenie pred koróziou (pre rad Vitocell 100).
Akumulačné zásobníky vykurovacej vody
Akumulačné zásobníky vykurovacej vody, ako napríklad Vitocell 120-E alebo Vitocell 140-E, slúžia na dočasné uskladnenie prebytočnej energie vyrobenej zdrojom tepla a jej uvoľnenie späť do vykurovacieho systému podľa potreby. Uloženú energiu je možné použiť na ohrev vykurovacích okruhov alebo teplej vody. Tieto zásobníky sú z výroby vybavené aj na duálny režim prevádzky s tepelným čerpadlom alebo solárnym systémom.
Štandardne väčšina zásobníkov teplej vody s objemom do 500 litrov spĺňa triedu energetickej účinnosti B. Pri vybraných typoch je možný výber medzi triedou energetickej účinnosti A alebo B.
Vitotrans 353: Modul pre čerstvú vodu
Modul Vitotrans 353 pre sladkú vodu od spoločnosti Viessmann predstavuje alternatívu k tradičnému zásobníku teplej vody. Vďaka tomuto modulu nie je potrebné skladovať teplú vodu, pretože sa ohrieva na princípe prietokového ohrevu. Teplo pochádza z akumulačného zásobníka vykurovacej vody, ktorý môže byť ohrievaný rôznymi systémami (kotly na tuhé palivo, solárne systémy, plynové kotly, tepelné čerpadlá).
Voda sa ohrieva len v prípade potreby pomocou výkonného doskového výmenníka tepla. Keď dôjde k odberu teplej vody, čerstvá voda preteká cez modul, kde sa pri kontakte s teplou vykurovacou vodou ohrieva. Súčasne sa ochladzuje vykurovacia voda z vyrovnávacieho zásobníka. Obe kvapaliny prúdia v oddelených systémoch vo vnútri výmenníka tepla a nikdy sa nemiešajú.
K dispozícii je päť rôznych typov modulu Vitotrans 353, ktoré sú vhodné na montáž na stenu alebo priamo na zásobník vykurovacej vody. Rozlišujú sa základné a cirkulačné rady teplej vody s rýchlosťou odberu od 25 do 68 litrov za minútu, pričom rýchlosť odberu je možné zvýšiť spojením až štyroch modulov do kaskády.
Moduly Vitotrans 353 vyžadujú na optimálne fungovanie nízke teploty prietoku, čo ich robí ideálnymi pre integráciu do nízkoteplotných vykurovacích systémov, ako sú tepelné čerpadlá, plynové alebo olejové kondenzačné kotly a systémy so solárnou zálohou. Maximálna teplota teplej vody je 75 stupňov Celzia, čo je dostatočné na zabránenie tvorbe zárodkov.
Elektrické ohrievače vody Viessmann
Spoločnosť Viessmann ponúka aj elektrické ohrievače vody, ktoré predstavujú efektívne riešenie pre prípravu teplej vody.
Elektrické prietokové ohrievače
Pri prietokovom ohrievači vody sa studená voda z vodovodu ohrieva pri prietoku spotrebičom. Niektoré elektrické prietokové ohrievače Viessmann majú štyri funkcie, vrátane snímačov vstupnej a výstupnej teploty, snímača prietoku a motorizovaného ventilu, ktoré zabezpečujú presne stanovenú teplotu teplej úžitkovej vody.
Pokročilé elektrické ohrievače vody s plne elektronickou reguláciou, ako je napríklad Vitotherm EI2, regulujú výkon podľa zvolenej teploty a prietoku teplej úžitkovej vody. Tým sa znižuje spotreba elektrickej energie až o 20 percent a zároveň sa znižuje spotreba vody. V prípade pokrytia potreby elektrickej energie fotovoltickým systémom je potenciál úspor ešte väčší.
Zásobníkové ohrievače vody
Na rozdiel od prietokových ohrievačov sa teplá voda pre domácnosť dočasne uskladňuje v zásobníku teplej vody. Malé a nástenné zásobníkové ohrievače vody Vitotherm od Viessmannu majú objem od 5 do 150 litrov.
- Malé zásobníkové ohrievače vody (5 litrov) sú ideálne na zásobovanie teplou vodou v malých kuchyniach alebo kanceláriách a vyžadujú len pripojenie na 230 V zásuvku.
- Nástenné zásobníkové ohrievače vody (do 150 litrov) sú určené na elektrický ohrev teplej vody v bežnej kúpeľni alebo technickej miestnosti a dokážu zásobovať teplou vodou aj niekoľko vodovodných kohútikov na presne stanovený stupeň.
Decentralizovaný ohrev teplej úžitkovej vody pomocou elektriny môže zabrániť tepelným stratám, najmä ak sú odberné miesta v dome vzdialené. Moderné elektrické ohrievače vody majú výrazne nižšiu spotrebu ako staršie modely.
Vitoplanar: Elektrické vykurovacie systémy
Elektrické ohrievače Vitoplanar ponúkajú flexibilné možnosti použitia v novopostavených nízkoenergetických a pasívnych domoch, ako aj v projektoch modernizácie. Sortiment zahŕňa elektrické podlahové vykurovacie rohože a infračervené vykurovacie telesá.
Infračervené vykurovacie telesá sa dodávajú s odstupňovanými výkonmi a sú vhodné na montáž na stenu aj na strop. Nástenný kolektor Vitoplanar EC4 sa vyznačuje diskrétnym dizajnom a rôznymi veľkosťami.
Elektrické vykurovanie sa dá ľahko nainštalovať takmer kdekoľvek ako doplnok vykurovacích systémov. Pri použití elektriny z obnoviteľných zdrojov prispieva k ochrane klímy.
Spotreba teplej vody a optimalizácia
Spotreba teplej vody na osobu predstavuje 25 až 40 percent celkovej spotreby vody v domácnosti. Pri priemernej celkovej spotrebe vody 121 litrov denne to predstavuje 30 až 48 litrov teplej vody.
- Osobná hygiena (sprchovanie, kúpanie, umývanie tváre) tvorí najväčší podiel na spotrebe teplej vody na osobu.
- Splachovanie toalety predstavuje takmer 30 % celkovej spotreby vody (studená, neohrievaná voda).
- Pranie predstavuje niečo viac ako 10 percent celkovej spotreby vody, pričom časť tejto vody sa ohrieva priamo v práčke.
- Podobne sa časť vody použitej na umývanie riadu ohrieva.
Centralizovaný ohrev TV prebieha prostredníctvom existujúceho vykurovacieho systému (spaľovaním alebo solárnym žiarením). Decentralizovaný ohrev TV je oddelený od vykurovacieho systému a využíva elektricky poháňané systémy. Odborníci odporúčajú centrálne riešenie ako lacnejšie, zatiaľ čo decentralizované riešenie je výhodné pri nízkom dopyte po TV.
Pri výpočte nákladov na priemernú spotrebu TV je potrebné zohľadniť počet osôb v domácnosti a teplotu ohrevu TV (zvyčajne 50 až 60 °C). Ročná spotreba TV v kWh sa vypočíta vynásobením ročnej spotreby v kWh cenou paliva. Napríklad, 43,80 m³ x 2,5 x 40 °C (nastavená teplota 50 °C - teplota studenej vody 10 °C) = 4380 kWh.
Optimalizácia spotreby TV neznamená len zníženie spotreby, ale predovšetkým uspokojenie základnej potreby vody a využitie bezplatnej energie (napr. zo solárneho systému). Kľúčové kroky k optimalizácii zahŕňajú:
- Výber modernej a účinnej technológie ohrevu TV.
- Investícia do solárneho systému na pokrytie väčšiny potrieb TV.
- Používanie úspornej nádržky na vodu na toalete.
Všeobecne platí, že v priemernej domácnosti sa za bežnú priemernú dennú spotrebu teplej vody na jednu osobu počíta približne 50 litrov. Pre dve osoby by mal postačovať zásobník s objemom 80 až 100 l a pre štvorčlennú rodinu 150 až 200 l.