Tepelné čerpadlá, vykurovanie, chladenie a klimatizácia - technológie pre komfortnú a umelú klímu.

Trochu teórie o chladivách

1. Energetická efektívnosť tepelného čerpadla
Energetická alebo termodynamická efektívnosť systémov je všeobecne definovaná ako pomer súčtu všetkých užitočne využitých energetických tokov Σ EG k súčtu energetických tokov dodaných do systému Σ ES požadovaných pre jeho prevádzku. Tento pomer teda vyjadruje kvantitatívnu hodnotu užitočne získanej energie na jednotku dodávanej pohonnej energie a energetickú efektívnosť ( EF ) môžeme potom vyjadriť vzťahom:
EF = ( Σ EG ) / ( Σ ES ) ( 1 )
1.2 Hodnotenie energetickej efektívnosti pomocou COP
Na základe vzťahu ( 1 ) je energetická efektívnosť systémov pracujúcich na báze termodynamického chladiaceho obehu ( chladiace a klimatizačné zariadenia a tepelné čerpadlá ) hodnotené tzv. výkonovým číslom COP ( z anglického pojmu "Coefficient Of Performace"), ktoré je možné pre kompresorové tepelné čerpadlo vyjadriť vzťahom:
COPTČ = ( ΦK) / ( PK) ( 2 )
COPCH = ( ΦCH) / ( PK ) ( 3 )
kde PK je mechanický príkon na pohon kompresora
ΦK tepelný výkon kondenzátora
1.2 Hodnotenie energetickej efektívnosti pomocou PER
Rozhodujúcou hodnotou pre porovnávanie energetickej efektívnosti energetických systémov s rôznymi druhmi pohonnej a produkovanej energie je tzv. Stupeň využitia primárnej energie PER ( z anglického pojmu "Primary Energy Rate" ). Ten udáva množstvo primárnej energie použitej na výrobu dodávaných energetických tokov, je to teda pomer požadovanej primárnej energie ( v zmysle potrebnej tepelnej energie obsiahnutej vo fosílnom palive ) k vyrobenej užitočnej energii a teda systém s najmenšou hodnotou PER je najlepším z hľadiska spotreby energie.
Všeobecná definícia PER teda je:
PER = ( Σ EP) / (Σ EG ) ( 4 )
kde Σ EP je suma dodaných energetických tokov do systému vo forme primárnej energie
Σ EG je suma generovaných užitočných energetických tokov.
Definícia PER podľa vzťahu ( 4 ) môže byť použitá pre porovnanie hocakých energetických systémov ( nielen na báze chladiaceho termodynamického obehu ) do ktorých sú dodávané a z nich získavané rôzne druhy energetických tokov. Na základe vzťahu ( 4 ) potom môže byť definované PER pre kompresorové tepelné čerpadlo poháňané elektromotorom nasledovne:
PERCH = 1 / ( COPCH . ηE )
kde ηE je účinnosť výroby elektrickej energie vrátane rozvodu.
Hodnotenie energetickej efektívnosti metodikou určovania PER je možné použiť aj na porovnávanie rôznych kombinovaných energetických systémov, ako sú kogeneračné systémy vrátane systémov kombinovanej súčasnej výroby tepla, chladu a elektrickej energie.
2. Faktory vplývajúce na efektívnosť tepelných čerpadiel
Energetická efektívnosť vyjadrená hodnotami COP alebo PER je závislá najmä na teplotnom rozdiele medzi kondenzačnou a výparnou teplotou obehu, ktoré sú dané teplotou zdroja tepelnej energie pre výparník a potrebnou vstupnou teplotou obehovej látky pre rozvod získanej tepelnej energie.
Dosiahnuteľné hodnoty COP/PER pre rôzne typy tepelných čerpadiel pri výparnej teplote 00C a kondenzačnej teplote 500C sú uvedené v nasledovnej tabuľke:
Typ tepelného čerpadla COP PER
Kompresorové ( elektrický pohon ) 2,5-3,5 1,1-0,8
Absorbčné ( teplo ako pohon, zemný plyn, LPG ) 1-1,7 1,1-0,7
Pri použití tepelného čerpadla má veľký vplyv na jeho efektívnosť aj použitie rozvodného systému, konkrétnejšie voľba teplotného spádu vykurovacej sústavy. Pre názornosť sú uvedené orientačné hodnoty COP pre tepelné čerpadlo voda - voda pre rôzne rozvodné systémy tepla odlišujúce sa teplotnými spádmi:
Rozvodný systém tepla ( vstupná / vratná ) COP
Konvekčné radiatory ( 60/500C ) 2,5
Podlahové vykurovanie ( 35/300C ) 4,0
veľkoplošné radiátory ( 45/350C ) 3,5
3. Sezónna hodnota výkonového čísla.
Energetická efektívnosť systému tepelného čerpadla za celú dobu prevádzky počas roka nazývaná sezónnym výkonovým faktorom sa určuje ako pomer celkového množstva tepla dodaného tepelným čerpadlom ku celkovému množstvu pohonnej energie za celú dobu prevádzky ( za celú sezónu ). Táto hodnota je vhodná pre porovnanie tepelných čerpadiel s konvenčnými systémami výroby tepla, umožňuje výpočet úspor primárnej energie a množstva emisií. Sezónna hodnota výkonového čísla by mala byť základnou vstupnou hodnotou pre výpočet ekonomickej efektívnosti prevádzky pre porovnanie s konvekčným systémom.
4. Určenie veľkosti tepelného čerpadla ( bivalentného zdroja )
Teória tepelného čerpadla je založená na rovnici: QVYK = QCH + P,
kde QVYK je vykurovací výkon tepelného čerpadla ( kW ),
QCH.... chladiaci výkon tepelného čerpadla ( kW ),
P........elektrický príkon tepelného čerpadla ( kW ).

Návrh veľkosti tepelného čerpadla by mal zohľadňovať aj investičné náklady, je možné ho vyhotoviť tromi spôsobmi:
a) Na maximálny výkon: Tepelné čerpadlo je nadimenzované tak, aby pokrylo maximálne tepelné straty. Celý výkon pokrýva tepelné čerpadlo, nie je potrebný bivalentný zdroj. Tepelné čerpadlo je ale potom veľké ( aj investične náročné ), má zbytočne veľký prebytočný výkon a v prevádzke častejšie spína.
b) Na 90% potreby tepla s bivalentným zdrojom: Výkon tepelného čerpadla tvorí len cca 75% maximálnej potreby a. chýbajúci výkon dodá bivalentný zdroj. Tepelné čerpadlo je vhodnejšie využité v prevádzke a v prípade poruchy bivalentný zdroj zabezpečí aspoň minimálny výkon.
c) Na 90% potreby tepla so záložným zdrojom: Návrh tepelného čerpadla je tiež 75% maximálnej potreby, avšak ak výkon nepostačuje a COP systému je nízke, celý výkon na seba preberá záložný zdroj. Výkon záložného zdroja je 100% maximálnej potreby. V prípade poruchy tepelného čerpadla je záloha 100%.
5. Postup pri návrhu tepelného čerpadla:
Predprojektová príprava:
- presný výpočet tepelných strát po miestnostiach bez uvažovania prirážky na zakúrenie a bez vytvárania umelých rezerv vo výpočte
- zmapovanie možnosti zdroja obnoviteľnej energie ( veľkosť plochy pozemku a jej zastavanosť, svahovitosť, druh horniny, možnosť prístupu vrtnej súpravy atď..)
- preveriť kapacitu elektrickej prípojky
- posúdenie vhodnosti existujúcej vyk. sústavy ( či je nízkoteplotná )
- výber dostupných variant tepelného čerpadla
- predbežné určenie výkonu tepelného čerpadla ( ( pri variante vzduch - voda je odporúčaný pomer výkonu tepelného čerpadla k tepelnej strate 65-90%, pri variante zem - voda 55-75% )
- vzájomné porovnanie investičných a prevádzkových nákladov jednotlivých variant s rozlíšením cien pre domácnosti a pre podnikanie a výber najlepšej varianty
Projekt::
- rozpracovanie vybranej varianty
- spresnenie veľkosti vrtu alebo plošného kolektoru pre vybrané tepelné čerpadlo ( s výrobcom, s , s vŕtačmi alebo s geológom, s dodávateľom )
- striktne používať odporúčanú schému zapojenia konkrétneho výrobcu vybraného tepelného čerpadla
- návrh vhodného ohrievača vody na základe odporúčania výrobcu tepelného čerpadla ( dostatočná plocha výmenníka )
- pri novostavbách návrh nízkoteplotnej vykurovacej sústavy, pri existujúcich stavbách návrh úprav pre dosiahnutie nízkoteplotnej sústavy
- riešenie stavebných detailov vstupu primárneho okruhu tepelného čerpadla zem - voda do budovy
- pri tepelnom čerpadle vzduch - voda riešenie stavebných detailov vstupu rozvodov do objektu a plochy vrátane inžinierskych sietí, na ktorej bude tepelné čerpadlo stáť ( týka sa varianty vonkajšieho umiestnenia tepelného čerpadla )
- zakreslenie vrtov alebo plošného kolektora do situácie a vyriešenie kolízie s ostatnými inžinierskými sieťami
- zadanie spracovania hydrogeologického posudku a projektu vrtov, ktoré sú potrebné k získaniu stavebného povolenia pri variante využívajúcej ako zdroj tepla vrt.
Najčastejšie chyby projektantov:
- nadhodnotený výpočet tepelných strát
- predimenzované tepelné čerpadlo pokrývajúce aj viac ako 100% tepelných strát
- bez bližšieho oboznámenia sa s miestnymi podmienkami je dopredu rozhodnuté o type tepelného čerpadla
- navrhnutie podlahového kúrenia o spáde 40/350C ale kvôli 2 ks trubkových kúpeľňových vyk. telies navrhnutých na 55/450C bude zbytočne výrazne zhoršený prevádzkový vykurovací faktor tepelného čerpadla
- používanie "vlastných" schém zdroja tepla nerešpektujúcich odporúčania výrobcu tepelného čerpadla
- používanie nesprávnych typov a veľkostí ohrievačov vody, ktoré má za následok nízku teplotu vyrobenej teplej vody ( najmä pri variante vzduch - voda, pri ktorej v lete dochádza k veľkému nárastu výkonu )
- používanie nesprávnzch veľkostí bazénových výmenníkov
- poddimenzovanie vrtov alebo plošných kolektorov, prípadne neúmerne dlhé okruhy primárnych výmenníkov, ktoré potom majú obrovské tlakové straty
- ekonomicky nerentabilné kombinácie niekoľkých zdrojov obnoviteľnej energie ( tepelné čerpadlo + solárne kolektory a pod. )
- nesprávne stavebné detaily prestupov primárnych okruhov tepelného čerpadla do objektu ( používť treba izoláciu určenú pre chladenie a vodotesné prechodky )
6. Tepelné čerpadlo na zemný plyn AISIN TOYOTA
Základom plynového tepelného čerpadla je endotermický plyn spaľujúci motor, ktorého palivom môže byť zemný plyn alebo LPG. Motor bol vyvinutý špeciálne pre tepelné čerpadlo. Motor poháňa 4 špirálové ( scroll ) kompresory s elektromagnetickou spojkou pre zaručenie maximálnej modulácie poskytujúcej vysokú účinnosť pri minimálnych zaťaženiach. v motoroch na zemný plyn alebo LPG sa netvoria agresívne zlúčeniny , ktoré následne motor opotrebovávajú, ako je to pri motoroch na tekuté palivá. Vysoká efektívnosť spočíva v tom, že teplo pre vykurovanie nezískava len z okolitého vzduchu, ale aj z chladiaceho okruhu motora a z produkovaných spalín. V zimnom období má preto toto čerpadlo mimoriadny výkon dokonca aj pri -200C. Chladiaci okruh využíva chladivo R410A ( bezfreónové chladivo s nulovým koeficientom rozpadu ozónu ). Plynové tepelné čerpadlo možno použiť nielen v systémoch s priamou expanziou chladiva ( klimatizačné systémy )a aj v systémoch teplovodných, v lete sa tepelné čerpadlo používa na chladenie Tepelné čerpadlo na zemný plyn môže v praxi dosiahnuť ekonomickejšiu prevádzku ako tepelné čerpadlá na elektrický pohon ( cca o 30% ).
7. Chladivá v obehoch tepelných čerpadiel
Chladivo je látka, ktorá v obehu tepelného čerpadla prijíma energetický tok z okolia pri teplote prostredia a odpovedajúcemu tlaku a odovzdáva ho pri vyššej teplote a vyššom tlaku.
Základné fyzikálne vlastnosti najpoužívanejších halogénových uhľovodíkov, ich náhrad a nehalogénových chladív:
Označenie
ASHRE
chemický vzorec
alebo zloženie, hmotnosť %
mólová hmotnosť
( kg/mol )
kritická teplota
( 0C )
kritický tlak
( MPa )
Úplné halogénové
CFC
R 11
137,4 198,00 4,409
R 12
120,9 111,80 4,125
R 113
187,4 214,10 3,411
R 114
170,9 145,70 3,261
R 115
154,5 79,80 3,315
Čiastočne halogénové
HCFC
R 22
86,5 96,2 4,988
R 123
152,93 183,79 3,674
R 124
136,48 122,50 3,634
R 141 b
100,50 137,10 4,246
R 142 b
111,60 82,20 4,075
R 502 R 22/R 115 (49/50) 111,6 82,20 4,075
R 401 A R 22/R 152a/R 124 (53/13/34)

R 402 B R 22/R 152a/R 124 (61/11/28)

R 402 A R 22/R 290/R 125 (38/2/60)

R 402 B R 22/R 290/R 125 (60/2/38)

Fluórované chladivá
HFC
R 32 CH2F2 52,02 78,41 5,830
R 125 C2HF5 120,02 66,25 3,631
R 134 a C2H2F4 102,04 101,10 4,058
R 143 a C2H3F3 84,04 72,85 3,811
R 152 a C2H4F2 66,05 113,28 4,495
R 404 A R 125/R 134a/R 143a (44/4/52)
72,10 3,730
R 407 A R 32/R 125/R 134a (20/40/40)

R 407 B R 32/R 125/R 134a (10/70/20)

R 407 C R 32/R 125/R 134a (23/25/52)

R 410 A R 32/R 125 (50/50)

R 507 R 125/R 143a (50/50)

Nehalogénové
R 717 NH3 ( čpavok ) 17,00 132,40 11,3
R 290 C3H8 ( propán ) 44,00 96,70 4,242
R 600 a C4H10 ( izobután ) 58,10 132,40 3,658
R 718 H2O ( voda ) 18,00 374,00 22,120

Ekologické porovnávacie kritériá pre používané chladivá :
RODP - pomerný potenciál rozpadu ozónovej vrstvy ( relative ozone depletion potential ) je kvantitatívnym vyjadrením pomeru vlastností jednotlivých látok spôsobovať rozpad ozónu v stratosfére k aktivite pôsobenia na ozónovú vrstvu chladiva R11, pre ktoré je zvolená hodnota RODP = 1
GWP a HGWP - potenciál globálneho otepľovania, stupeň vplyvu jednotlivých látok na skleníkový účinok sa určuje pomocou hodnoty GWP ( global warming potential ), čo je relatívna hodnota k zvolenej hodnote 1 pri vplyve CO2 na jednotku objemu plynu pre časový horizont životnosti v atmosfére
( najčastejšie saažuje 100 rokov ). Vplyv halogénových uhlovodíkov na skleníkový účinok takisto vyjadruje pomer k chladivu
R11, pre ktoré zvolíme hodnotu 1. Túto relatívnu hodnotu už potom označujeme HGWP ( pre životnosť v atmosfére 100 rokov ).

Označenie ASHRE, chemický vzorec chladiva, alebo zloženie, hmotnostný podiel jednotlivých zložiek chladív pri zmesiach v %.

RODP R 11 = 1
GWP CO2 = 1
HGWP R 11 = 1

Úplné halogénové
CFC
R 11
1,0 3800 1,0
R 12
1,0 8100 3,0
R 113
1,07 4800 1,4
R 114
0,8 9300 3,9
R 115
0,5 9300 7,5

Čiastočne halogénové
HCFC
R 22
0,055 1500 0,34
R 123
0,02 90 0,02
R 124
0,02 440 0,1
R 141 b
0,11 600 0,12
R 142 b
0,065 1800 0,42
R 502 R 22/R 115 (49/50) 0,28 5591 3,75
R 401 A R 22/R 152a/R 124 (53/13/34) 0,03 750 0,22
R 402 B R 22/R 152a/R 124 (61/11/28) 0,04 820 0,24
R 402 A R 22/R 290/R 125 (38/2/60) 0,02 2140 0,64
R 402 B R 22/R 290/R 125 (60/2/38) 0,033 1770 0,49

Fluórované chladivá
HFC
R 32 CH2F2 0 490 0,14
R 125 C2HF5 0 3700 0,84
R 134 a C2H2F4 0 1300 0,27
R 143 a C2H3F3 0 3800 1,14
R 152 a C2H4F2 0 150 0,03
R 404 A R 125/R 134a/R 143a (44/4/52) 0 3260 0,95
R 407 A R 32/R 125/R 134a (20/40/40) 0 1960 0,44
R 407 B R 32/R 125/R 134a (10/70/20) 0 2680 0,65
R 407 C R 32/R 125/R 134a (23/25/52) 0 1520 0,39
R 410 A R 32/R 125 (50/50) 0 1725 0,41
R 507 R 125/R 143a (50/50) 0 3300 0,98

Nehalogénové
R 717 NH3 ( čpavok ) 0 0 0
R 290 C3H8 ( propán ) 0 3 0
R 600 a C4H10 ( izobután ) 0 2 0 

Kontaktný formulár

Ak máte akékoľvek otázky, neváhajte nás kontaktovať na telefónnych číslach našich zákazníckych liniek, e-mailových adresách, alebo vyplňte nižšie uvedený formulár. Radi Vám poslúžime. Obchod a služby zákazníkom Tel.: 02 202 830 29 E-mail: obchod@klimainfo.sk Zákazníci ktorí sa chcú registrovať v našich databázach pre získanie exkluzívnych benefitov, zliav a záruk, nech uvedú čo najviac možných kontaktných údajov (nie je to podmienkou), umožní nam to ale byť s Vami v užšom kontakte, informovať Vás o našich aktualitách, akciách a novinkách. Odoslaním tohto formulára dávam spoločnosti KLÍMA, s.r.o. výslovný súhlas na spracovanie vyššie uvedených osobných údajov uvedených v registračnom formulári v jej informačnom systéme po dobu trvania spracovania mojej požiadavky. Spoločnosť KLÍMA, s.r.o. sa zaväzuje, že nesprístupní tieto osobné údaje tretím osobám a že tieto budú spracovávané v súlade so zákonom č. 428/2002 Z.z. o ochrane osobných údajov. Ďakujeme za prejavenú dôveru.

CAPTCHA
Táto otázka má za úlohu zistiť, či formulár odosiela človek, alebo spamový robot.
Image CAPTCHA
Napíšte znaky, ktoré vidíte na obrázku.

Klimatizácie GREE

Spoločnosť KLÍMA, s.r.o. je exkluzívnym dovozcom klimatizácií a tepelných čerpadiel GREE pre Slovenskú Republiku. Viac o produktoch GREE nájdete na www.gree.sk

Zakúpiť klimatizácie a tepelné čerpadlá GREE ale aj najširší výber z viac ako 10 ďalších značiek: Daikin, Mitsubishi, LG, Panasonic, Samsung, Hitachi a podobne s celkovým výberom niekoľko stoviek klimatizácií a tepelných čerpadiel, môžete aj vy na: www.klimaobchod.sk za nízke, prípadne aj výpredajové ceny.