Kam nainstalovat tepelné čerpadlo pro přívod nebo zpátečku?

Tepelná čerpadla jsou vynikající variantou pro vytápění venkovského domu, která nevyžaduje palivo, neustálé sledování ani složité nastavování. Takové zařízení lze použít téměř za jakýchkoli podmínek a instalaci lze často provést i vlastními rukama. Přečtěte si více o principech fungování tepelných čerpadel a vlastnostech instalace každého z nich v článku.

Odrůdy instalací

Podle obecně uznávané klasifikace se tepelná čerpadla dělí na typy podle zdroje předávaného tepla a typu chladiva, které je absorbuje. Existují čtyři takové typy.

Tepelná čerpadla země-voda

K provozu takového topného systému se využívá teplo absorbované pracovní tekutinou výměníku tepla ze země. Účinnost systému zajišťuje konstantní teplotu v hloubce několika metrů (pod hloubkou přirozeného mrazu). Externí teplosměnný okruh takového systému může být prezentován ve formě horizontálního kolektoru nebo vertikálních sond. Mechanismus činnosti a výměny tepla je v obou případech identický.

Tepelná čerpadla voda-voda

Hlavním zdrojem nekvalitního tepla pro tepelná čerpadla této kategorie je voda z otevřených zdrojů. Teplo je absorbováno chladivem vnějšího teplosměnného okruhu – trubkami umístěnými na dně zásobníku. Vodní tepelná čerpadla mají vysokou účinnost a pracují stabilně při jakékoli teplotě. Jejich široké využití je omezeno pouze potřebou blízké nádrže požadované velikosti (plochy hladiny a hloubky).

Tepelná čerpadla „vzduch-vzduch“, „vzduch-voda“

Hlavním zdrojem tepelné energie pro tato tepelná čerpadla je vzduch. Pro provoz zařízení je „nasáváno“ pomocí vestavěných ventilátorů a přenáší nekvalitní teplo přímo do chladiva. Hlavní výhodou vzduchových tepelných čerpadel je snadná instalace a možnost použití i tam, kde nejsou zásobníky nebo prostor pro geotermální výměník tepla.

Princip činnosti tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla systému země-voda a voda-voda jsou reprezentována třemi okruhy:

• vnitřní okruh vytápění domu;
• okruh s cirkulujícím chladivem;
• vnější (uliční) obrys.

1. Teplo vody, půdy nebo vzduchu je předáváno vnějším okruhem (u vzduchových tepelných čerpadel – blok) do výparníku. Obsahuje kapalné chladivo, které cirkuluje sekundárním okruhem.
2. Chladivo přijímající teplo vře a přechází do plynného stavu.
3. Chladicí plyn vstupuje do kompresoru a po stlačení se velmi zahřeje.
4. Ohřátý stlačený plyn vstupuje do kondenzátoru, kde předává teplo chladicí kapalině třetího okruhu (domácí topný systém).
5. V důsledku výměny tepla se chladivo ochladí a vrátí se do kapalného stavu.
6. Škrticí ventil uvolňuje přetlak v sekundárním okruhu.
7. Kapalné chladivo se přivádí do výparníku a cyklus se opakuje.

Předběžné hodnocení

V počátečních fázích realizace topného systému na bázi tepelných čerpadel je důležité prostudovat místo. To vám pomůže pochopit, který zdroj energie je dostupnější a který systém je nejlepší použít v konkrétním případě. Například:

• pokud je poblíž vodní plocha, můžete použít systém „voda-voda“;
• pokud se právě staví venkovský dům a je dostatek místa, můžete nainstalovat horizontální výměník tepla systému země-voda;
• při omezeném prostoru jsou vhodné systémy vzduch-voda, vzduch-vzduch a země-voda s ventilovým výměníkem tepla.

Montáž výměníku pro tepelné čerpadlo země-voda

K účinnému pohlcování zemního tepla takové tepelné čerpadlo vyžaduje výměník tepla vyrobený z trubek naplněných speciální kapalinou („solanka“). Výměník tepla může být umístěn vodorovně nebo svisle. V obou případech se používají plastové trubky, které nepodléhají korozi. Při výpočtu potřebné délky výměníku je nutné počítat s tím, že 1 metr potrubí pohltí až 70 W tepla. To znamená, že pokud je k vytápění domu potřeba 14 kW tepla, bude délka trubek výměníku 200 metrů. Navíc zajistěte 10-20% rezervu, která pomůže kompenzovat různé tepelné ztráty.

Instalace horizontálního výměníku tepla

Pro umístění horizontálního tepelného výměníku-kolektoru je nutné připravit jámu o hloubce 2 metry. Jeho dno je potřeba vyrovnat, následně očistit od vyčnívajících kamenů a všeho, co by mohlo poškodit pokládané potrubí. Poté můžete začít pokládat výměník tepla. V závislosti na požadované délce potrubí lze použít několik typů instalace:

• spirála. V tomto případě se potrubí pokládá na připravenou plochu střídavě v jedné vrstvě. Tato možnost pomáhá šetřit místo, ale mírně snižuje tepelnou vodivost;
• „had“. Trubka je položena postupně se stejnou vzdáleností mezi rovnými úseky – nejméně 20 cm.

Instalace vertikálního výměníku tepla

Tato metoda zahrnuje umístění výměníku tepla do speciálně připravených studní. Jejich hloubka a množství bude záviset pouze na požadované délce teplosměnného okruhu. Optimální průměr jamek je současně 20 cm, pokud je použita varianta s několika jamkami, vzdálenost mezi nimi by měla být alespoň 1 metr a měly by být vyrobeny ve směru od sebe. Trubky jsou uloženy v jímkách ve spirále se stejnou vzdáleností mezi závity.
Na povrch jsou také vyvedeny pouze „návrat“ a „zásoba“, které jsou do domu vedeny zákopy. Poté je výměník tepla pohřben.
Tato možnost umístění nevyžaduje mnoho místa, takže je vhodná pro organizaci vytápění venkovských domů, a to i u malých zahradních pozemků.

Montáž výměníku pro tepelné čerpadlo voda-voda

Stejně jako v systémech země-země tepelná čerpadla voda-voda absorbují teplo nízké kvality pomocí okruhu výměny tepla, kterým cirkuluje pracovní tekutina. K vytvoření okruhu se používají standardní polyetylenové trubky. V tomto případě může být zdrojem tepla pro takové zařízení:

• otevřené vodní plochy;
• studny nebo studny.

Umístění výměníku tepla do otevřené nádrže

Pro tuto možnost jsou vhodné nádrže s vodní plochou 200 metrů čtverečních a hloubkou 3 metry. Kolektor je sestaven z trubek ve formě „hada“ nebo spirály, umístěných na dně nádrže a musí být zpevněn závažím nebo hlubokomořskými svorkami. Kolektor je důležité umístit nikoli u břehu, ale v hloubce 3 metrů, kde je teplota vody vždy přibližně stejná. Kromě toho se do nádrže vkládají trubky a odstraňují se z ní hlubokými příkopy. To je pomůže chránit před „zamrznutím v ledu“ a rychlým zničením. Přes stejné příkopy jsou do domu přivedeny „zásoby“ a „zpětné vazby“.

Umístění výměníku tepla do studní a vrtů

Posloupnost akcí při umístění výměníku tepla voda-voda do studní nebo studní je stejná jako při instalaci vertikálního teplosměnného okruhu (sondy). V tomto případě musíte nejprve zkontrolovat, zda je hladina spodní vody dostatečná.

Montáž výměníku pro tepelná čerpadla vzduch-voda a vzduch-vzduch

Úkoly vnějšího okruhu v těchto systémech plní jednotka s ventilátorem, přes který je do druhého okruhu přiváděn vzduch s nekvalitním teplem. V závislosti na modelu mohou být vzduchová tepelná čerpadla ve formátu monobloků nebo split systémů.

Umístění monobloku

V monoblokovém provedení jsou všechny komponenty spojeny v jednom pouzdře. To znamená, že stačí nainstalovat pouze jeden prvek. Existují dvě možnosti instalace monobloků:

Rozdělené umístění systému

Instalace tepelného čerpadla ve formátu split systému je stejná jako při instalaci domácí klimatizace. To znamená, že vnější jednotka je umístěna na ulici nebo připevněna ke stěně domu a propojena potrubím s vnitřní jednotkou instalovanou v kotelně. Stejně jako v jiných případech musí být vstupní bod potrubí izolován.

Instalace systému vytápění domu

Po instalaci externího výměníku tepla (bez ohledu na zdroj energie) musí být „přívodní“ a „zpětné“ potrubí vycházející z něj přivedeno do domu s povinnou izolací vstupního bodu. Optimální je instalovat tepelné čerpadlo v suterénu nebo v prvním patře. Je žádoucí, aby vzdálenost od externího výměníku tepla k samotnému tepelnému čerpadlu byla minimální. Po připojení kolektoru k tepelnému čerpadlu můžete začít s montáží vnitřního topného okruhu. V této fázi se instalují radiátory, položí se vedení a připojí se systém podlahového vytápění. Na „návratu“ musíte nainstalovat:

• expanzní nádoba;
• filtr;
• oběhové čerpadlo požadovaného výkonu.

Obecné tipy pro instalaci

1. Pro stabilní provoz tepelných čerpadel je důležitá nepřetržitá dodávka elektrické energie. Proto je vhodné mít nouzový zdroj energie (generátor).
2. Vnitřní domovní rozvody musí vydržet stálý provoz kompresoru a oběhového čerpadla topení.
3. Čím blíže je externí výměník tepla k tepelnému čerpadlu, tím lépe. Tím se snižují tepelné ztráty při cestování.
4. Všechna připojení externího výměníku tepla musí být pečlivě zkontrolována na těsnost. To platí zejména pro systémy voda-voda a země-voda, jejichž údržba je po instalaci problematická.
5. Pokud nemáte příslušné zkušenosti, je lepší svěřit instalaci tepelného čerpadla odborníkům.

Porovnání účinnosti systému

Tepelná čerpadla využívající různé zdroje nízkoteplotní energie mají různé koeficienty účinnosti. U tohoto zařízení se posuzuje parametrem COP – poměr přijatého tepla a spotřebované elektřiny. Tak:

• COP systému voda-voda dosahuje 5 jednotek. To znamená, že na 1 kW spotřebované elektřiny čerpadlo vyrobí až 5 kW;
• COP systému „země-voda“ může dosáhnout 4-4.5 jednotek – spotřeba 1 kW elektřiny na 4-4.5 kW tepelné energie;
• COP systému vzduch-voda je v rozmezí 2-3 jednotek, to znamená, že čerpadlo generuje až 3 kW tepla na 1 kW spotřebované elektřiny.

Závěr

Organizace vytápění domu a zásobování teplou vodou pomocí tepelného čerpadla není složitý technologický proces. Zároveň je zde mnoho nuancí, kterým je třeba věnovat pozornost – často i zdánlivě nepodstatné detaily rozhodují o účinnosti a odolnosti celého systému.
Proto je třeba k instalaci tepelného čerpadla přistupovat zodpovědně, a pokud nemáte potřebné dovednosti, je lepší svěřit práci profesionálům.