Tepelná čerpadla s inverterem – moderní a úsporné řešení vytápění

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 130m hlubinný vrt se po čase vychladí někdy až na asi 4 °C. U zemního kolektoru je situace ještě horší. To znamená, že jen 3 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.

 

Klasický, konvenční systém tepelného čerpadla bez inverteru, 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. Většina výrobců produkuje právě tímto způsobem většinu svých čerpadel. Jde o ověřený způsob: Dohřev přímotopem ale snižuje průměrný topný faktor v topné sezóně, akumulační nádoba je drahá a zabírá místo v domě. Proto jsme si položili otázku: 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.

Našim řešením je použití frekvenčního měniče (inverteru) a speciálního kompresoru, který je určen pro režim v proměnných otáčkách. Je sice nutné více investovat do elektronické regulace, ale odpadne vždy akumulační nádoba a mnohdy i dohřev přímotopem. V konečném důsledku je takto realizovaný systém ještě o něco levnější. Toto řešení jsme nazvali AC Heating (Absolutely Clever Heating).

 

Topný faktor systému se odvíjí vždy od rozdílu vypařovací (teplota prostředí, odkud je energie odebírána), a kondenzační teploty (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 (inverteru) 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 inverterem je tak možné dimenzovat až na 100 % tepelných ztrát objektu při venkovní teplotě až –15 °C.

 

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.

 

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.