Na přípravu teplé vody v bytových domech, hotelech a podobných objektech se mnohdy spotřebuje více tepla než na vytápění. Nová technologie vysokoteplotních tepelných čerpadel, dokáže náklady na ohřev vody dramaticky snížit. Vytápění tepelnými čerpadly je dnes zcela běžné jak v rodinných domech, tak i ve velkých objektech a je to suverénně nejúspornější zdroj tepla pro vytápění, který je na trhu k dispozici. Jedna z mála nevýhod tepelných čerpadel se projeví až při ohřevu teplé vody, a to vzhledem k omezené výstupní teplotě a výrazně vyšší spotřebě elektřiny pro tento účel než při samotném vytápění.
S novými vysokoteplotními tepelnými čerpadly MHI Q-ton, ale tyto dva problémy zcela odpadají. Tepelné čerpadlo MHI Q-ton je totiž určeno speciálně pro ohřev velkého množství teplé vody a dokáže bez problému vodu ohřát až na skoro neuvěřitelných 90 °C. Spotřeba elektřiny je přitom o 20 až 30 % nižší než u těch nejlepších tepelných čerpadel vzduch/voda určených pro vytápění. Je to možné díky použití přírodního chladiva – oxidu uhličitého (CO2).
Oxid uhličitý je netoxický přírodní plyn, který na rozdíl od běžně používaných chladiv nemá negativní vliv na životní prostření. Díky tomu nejsou u výrobků s tímto chladivem vyžadovány povinné prohlídky těsnosti chladicího okruhu a je považován za chladivo budoucnosti. Chladicí oběhy s chladivem CO2 se chovají velmi odlišně od tepelných čerpadel s nejrozšířenějšími HFC chladivy a při návrhu je nutné brát na tato specifika ohled. Jednou z mála nevýhod této technologie je nutnost dodržení vysokého teplotního spádu (typicky 40 až 50 °C), který je nutný pro dosažení vysokého topného faktoru. Tato podmínka, která brání širšímu využití tepelných čerpadel s chladivem CO2 pro vytápění, je v případě přípravy teplé vody relativně snadno technicky řešitelná vhodným hydraulickým zapojením zásobníků vody.
Technologie využívající jako chladivo CO2 označovaná jako EcoCute pochází z Japonska, kde se pro přípravu teplé vody využívá již mnoho let. Eliminuje prakticky všechny slabiny, které běžná tepelná čerpadla při ohřevu vody mají: nízký topný faktor, pokles výkonu a výstupní teploty v zimním období nebo nízkou životnost kompresorů, které nejsou na trvalou zátěž při ohřevu vody konstruované.
Běžná tepelná čerpadla s chladivy R407 a R410 mají velmi dobré topné faktory při vytápění, kdy je teplota vody 25 až 55 °C. Při vyšších teplotách se topný faktor zhoršuje a při trvalém provozu na teploty přesahující 60 °C dochází k výraznému zkrácení životnosti kompresorů. Naopak tepelná čerpadla EcoCute s chladivem R744 (CO2) dosahují vysokých topných faktorů i při teplotách vody 60 až 80 °C a jsou navržena tak, aby kompresor vydržel i trvalý provoz na vysoké teploty. V budovách s větší spotřebou tepla na ohřev vody (bytové domy, hotely) je velmi vhodné kombinovat oba typy tepelných čerpadel, a dosáhnout tak vysokého topného faktoru při vytápění i při ohřevu vody.
České republice byla vysokoteplotní tepelná čerpadla několik let testována a dlouhodobé měření jejich parametrů potvrdilo jednak mimořádně vysoký topný faktor i v našich klimatických podmínkách, ale i jejich pověstnou japonskou spolehlivost.
Tepelné čerpadlo MHI Q-ton získává zdarma teplo z venkovního vzduchu a dokáže denně vyprodukovat až 8000 litrů teplé vody. To postačí k pokrytí spotřeby vody pro 150 až 200 obyvatel bytového domu nebo hotelu. Spojením několika tepelných čerpadel lze bez problému ohřát i 100 m3 teplé vody za den.
Velkou výhodou tohoto tepelného čerpadla je bezproblémové fungování i v mrazech do teploty –25 °C. Na rozdíl od běžných tepelných čerpadel tak může být Q-ton celoročně jediným zdrojem teplé vody, aniž by v extrémně nízkých venkovních teplotách docházelo ke snížení teploty a množství vyrobené vody. Teplota vody v zásobnících je nastavitelná v rozmezí 60 až 90 °C, takže odpadá potřeba pravidelné termické sanitace zásobníků jako ochrany proti bakterii legionella.
Dlouhodobé zkušenosti z Japonska i z instalací v České republice potvrzují, že pro ohřev většího množství teplé vody nyní neexistuje lepší a úspornější technologie.
Vysokoteplotní tepelná čerpadla jsou určena pro větší objekty a provozy – se spotřebou teplé vody 3000 až 100 000 l vody za den. Hodí se zejména pro
– bytové domy s více než 70 obyvateli,
– hotely s více než 50 lůžky nebo s wellness a kuchyní,
– bazény, sportoviště s velkou spotřebou teplé vody,
– domovy mládeže, studentské koleje, ubytovny,
– průmyslové provozy s velkou spotřebou teplé vody.
Příklady instalací
Domov mládeže v Táboře
První tepelné čerpadlo Q-ton instalované v České republice ohřívá vodu v domově mládeže s 273 lůžky v Táboře. Technologie je osazena měřicím systémem Landis+Gyr s dálkovým přenosem dat, který umožňuje velmi přesné vyhodnocení provozních parametrů.
Za rok 2017 dosáhlo tepelné čerpadlo průměrného ročního topného faktoru 3,31, a to při konstantní výstupní teplotě vody 65 °C. Nejvyšší topný faktor 4,1 byl naměřen v červenci a srpnu, nejnižší 2,32 pak v lednu (při průměrné měsíční venkovní teplotě –7 °C). Nejvyšší denní produkce teplé vody byla 7800 l.
Dosažené hodnoty topného faktoru vyzní až v porovnání s nejlepšími tepelnými čerpadly s běžnými chladivy R407c a R410a, která v režimu ohřevu teplé vody dosahují topných faktorů 2,6 až 2,9, a to při výrazně nižší teplotě vody v zásobnících (46 až 55 °C).
Panelový dům v Praze
Tři tepelná čerpadla Q-ton o výkonu 90 kW pokrývají spotřebu teplé vody pro 500 obyvatel 13patrového panelového domu v Praze. Tepelná čerpadla jsou schopna i v zimě fungovat bez pomoci jiného zdroje tepla a dodají až 18 m3 vody za den. Po instalaci tepelných čerpadel klesnou přímé náklady na ohřev vody z 1,3 mil. Kč na přibližně 600 tis. Kč a cena tepla pro ohřev vody se sníží na 450 Kč/GJ (včetně odpisů investice a nákladů na údržbu). Realizace ACP Engineering, s. r. o.
Hotel Relax v Dolní Vltavici
Díky unikátní kombinaci tří specializovaných typů tepelných čerpadel v hotelu Relax v Dolní Vltavici na Lipně se podařilo dosáhnout mimořádně nízkých provozních nákladů. Každé tepelné čerpadlo pracuje ve svém optimálním provozním režimu s nejvyšším možným topným faktorem.
Vysokoteplotní tepelné čerpadlo vzduch/voda MHI Q-Ton zajišťuje ohřev teplé vody pro wellness centrum i pro hotel. Kromě něj jsou zde pro vytápění wellness využita tři tepelná čerpadla IVT vzduch/voda a v apartmánových domech pak dalších 16 tepelných čerpadel IVT systému vzduch/vzduch. Realizace GT Energy, s. r. o.
ROBERT KARLÍK
foto archiv autora
| Hlavní výhody tepelných čerpadel Q-ton |
| – Výstupní teplota teplé vody nastavitelná od 60 do 90 °C – Nižší spotřeba elektřiny než u běžných tepelných čerpadel – Minimální provozní teplota –25 °C – není potřebný záložní zdroj tepla – Přírodní chladivo CO2 nevyžaduje povinné revize chladicího okruhu – Výkon jednoho modulu 30 kW (výkon v kaskádním zapojení 480 kW) – Množství vyrobené teplé vody za den z jednoho modulu až 8000 l |
Ing. Robert Karlík (*1976)
absolvoval FSI ČVUT, obor stroje a zařízení pro chlazení. Je specialistou na tepelná čerpadla.
