Odpadový vzduch z interiéru dokáže zužitkovať ventilačné tepelné čerpadlo, ktoré využije energiu vzduchu na vykurovanie a prípravu teplej vody a zároveň objekt vetrá. Podchladený vzduch sa vyfukuje von cez vzduchotechnické potrubie, prívod vzduchu riešia prívodné „fresh klapky“ v obvodovom plášti. Ide o spôsob podtlakového vetrania. Pozreli sme sa na prípad experimentálneho merania konkrétneho rodinného domu.
Experimentálne meranie sa realizovalo v objekte konkrétneho rodinného domu (na obrázku) v čase od 7. 2. do 10. 2. 2019. Na základe vstupných parametrov bolo navrhnuté ventilačné tepelné čerpadlo NIBE F750, ktoré pracuje s plynulou reguláciou výkonu kompresora. Rozsah tepelného výkonu má od 1,1 do 6 kW. Zariadenie má integrované všetky základné prvky ako zásobník teplej vody (s objemom 180 l), reguláciu, obehové čerpadlá a expanznú nádobu.
Vykurovací systém, príprava teplej vody, vetranie a regulácia
Odovzdávací systém v rodinnom dome tvorí dlážkové vykurovanie s teplotným spádom 40/32 °C. V kúpeľni ho dopĺňa rebríkové vykurovacie teleso s rovnakým teplotným spádom. Príprava teplej vody sa rieši zásobníkovým spôsobom, kde priamo v jednotke tepelného čerpadla je zakomponovaný zásobník teplej vody s objemom 180 l. Spôsob ohrevu sa rieši prednostne, ak poklesne teplota v zásobníku pod požadovanú teplotu, spustí sa ohrev na cieľovú teplotu. Systém nahrievania a prednostný spôsob ohrevu si užívateľ domu môže nastaviť podľa potreby.
Vetranie domu prebieha odvádzaním odpadového vzduchu cez vzduchotechnické potrubie do tepelného čerpadla, ktoré tento vzduch podchladí a vypustí von. Odvody vzduchu realizovali z kuchyne, kúpeľne, zádveria, chodby, hornej kúpeľne, práčovne a šatníka. Výdatnosť vetrania nastavili na 233 m3/hod, pri tomto prietoku pracuje ventilátor čerpadla na 75 % výkonu. Prívod vzduchu zabezpečujú vetracie prvky – fresh klapky TL 100 DE v počte 10 ks, ktoré sú umiestnené v obvodovej konštrukcii domu.
Systém má aj možnosť vonkajší vzduch privádzať samostatne cez vzduchotechnické potrubie do odpadového potrubia v prípade, ak poklesne prietok odpadového vzduchu, kedy by už tepelné čerpadlo strácalo na výkone.
Merania
Na objekte sa vykonali krátkodobé merania, ktoré mali preukázať vhodnosť použitia zdroja na zabezpečenie žiadaného teplotného komfortu. Zaznamenali výkon tepelného čerpadla a doplnkového elektrokotla na vykurovanie a prípravu teplej vody. Hlavným cieľom bolo stanovenie hodnoty výkonového čísla SPF. Pomocou merača tepla zabudovaného v jednotke čerpadla a elektromera sa zaznamenávali hodnoty na minútovej báze. Kumulatívnym spôsobom získavania dát sa stanovila priemerná hodnota SPF, v ktorej bol započítaný aj výkon elektrokotla. Energia z elektrokotla bola na úrovni 2,3 kWh, čo v konečnom hodnotení bolo zanedbateľné.
Hodnota SPF účinnosti systému pri daných prevádzkových podmienkach zodpovedala úrovni 3,02. Vstupné teploty, ktoré ovplyvňovali výkon TČ boli: vonkajšia teplota, vnútorná teplota, teplota zásobníka a požadovaný teplotný spád pre vykurovanie a prípravu TV.
Treba doplniť, že odvod odpadového vzduchu pracoval s prietokom 233 m3/hod a teplotou okolo 20– 22 °C. Tepelné čerpadlo dokázalo tento vzduch podchladiť až na úroveň –15 °C pri najvyššom výkone a využiť túto energiu na vykurovanie a prípravu TV. Podchladený vzduch vzduchotechnické potrubie odviedlo do vonkajšieho prostredia.
- Technické údaje meraného objektu:
Dvojpodlažný rodinný dom ( postavený v roku 2018) – samotná konštrukcia umožňuje dosiahnuť kvalitné tepelnoizolačné vlastnosti (takmer nulová budova)
Vzťahovaná plocha objektu: 185 m2
Počet členov domácnosti: 4
Vonkajšia výpočtová teplota: –12 °C
Tepelné straty objektu: 4,8 kW
- Technické údaje vykurovacieho systému:
Vykurovací výkon / COP pri A20/W35 a nominálny prietok vzduchu 252 m3/hod.: 1,53 kW / 5,32*
Vykurovací výkon / COP pri A20/W35 a nominálny prietok vzduchu 90 m3/hod.: 5,35 kW / 2,43**
Navrhovaný výkon Pdesign: 5 kW SCOP pre priemerné podnebie: – 35/55 °C: 4,35/3,38
Výkon elektrokotla: 0,5–6,5 kW
* pri minimálnej frekvencii kompresora
** pri maximálnej frekvencii kompresora
Treba si však uvedomiť, že táto hodnota v priebehu roka kolíše a pri silných mrazoch sa môže stať, že vykurovanie musí zabezpečiť aj náhradný zdroj, napríklad elektrická jednotka, ktorá býva súčasťou čerpadla. Preto je dôležité poznať podmienky, za akých sa tento faktor stanovil, predovšetkým teplotu vonkajšieho vzduchu, príkon vonkajšej jednotky, teplotu vykurovacej vody a podobne. Komplexnejší a presnejší ukazovateľ je výkonové číslo SPF.
Merania a foto: Ing. Lukáš Živner, PhD., DZD, divízia Nibe Energy System
