Nízkoenergetické domy sa stávajú čoraz populárnejšími vďaka ich schopnosti znižovať spotrebu energie a náklady na vykurovanie. Jednou z technológií, ktoré prispievajú k dosiahnutiu týchto cieľov, sú tepelné čerpadlá. V tomto článku sa pozrieme na výhody a nevýhody používania tepelných čerpadiel v nízkoenergetických domoch.
Čo je nízkoenergetický dom?
Nízkoenergetický dom nie je len "montovaný" dom, ale stavba, ktorá spĺňa záväzné parametre konštrukcie a má maximálne možné spotreby energií. Tieto spotreby sa prepočítavajú na meter štvorcový podlahovej plochy. Limitné hodnoty sa líšia v závislosti od výpočtových metodík a krajín, ale najčastejšie sa pre nízkoenergetický dom uvažuje potreba energie na vykurovanie maximálne 50 kWh/m2 za rok, a pri pasívnych stavbách to býva 15-20 kWh/m2 za rok.
Klasickým konštrukčným riešením domu je možné dosiahnuť spotrebu energie na vykurovanie na úrovni približne 35 kWh/m2 za rok. Ak chceme spotrebu ešte znížiť, musíme využiť technologické prvky, ako sú riadené vetranie s rekuperáciou, zemný výmenník, slnečné kolektory a tepelné čerpadlá.
Charakteristika nízkoenergetického domu
Moderný nízkoenergetický dom môže mať rôzny tvar, vrátane sedlovej alebo pultovej strechy. Dôležité je, aby mala stavba kompaktný tvar s minimalizovanými vystupujúcimi prvkami na fasáde, ktoré zvyšujú tepelné straty. Úsporné stavby majú zvyčajne jednoduché, racionálne a čisté línie.
Základová doska
Základové pásy by mali byť v nezamŕzajúcej hĺbke, minimálne 90 cm. Dôležitá je tiež zateplená betónová základová doska.
Prečítajte si tiež: Využitie tepelných čerpadiel
Obálka domu
Voľba stavebného materiálu je veľmi dôležitá. Konštrukcia musí spĺňať požiadavky na minimalizáciu tepelných strát a zabezpečiť:
- Výborné tepelnoizolačné vlastnosti bez tepelných mostov.
- Tepelný odpor R (m²K/W), ktorý udáva odpor materiálu proti únikom tepla. Pre obvodové steny by mal byť minimálne R = 8 - 10 m²K/W.
Podľa tepelno-akumulačných vlastností delíme konštrukcie na ľahké (montované) a masívne (murované). Masívne konštrukcie dokážu akumulovať teplo a preklenúť teplotné výkyvy, ale na začiatku vykurovania odoberajú teplo z priestoru. Ľahké konštrukcie sa rýchlejšie ohrievajú, ale skôr sa pri nich prejavia zmeny teplôt.
Skladby zvislých obvodových konštrukcií
- Masívna konštrukcia murovaná v celej hrúbke: Tepelnoizolačnú funkciu plní aj nosná konštrukcia. Tepelný odpor pri stene hrubej 500 mm je okolo R= 4 m²K/W.
- Masívna konštrukcia obalená kontaktným zatepľovacím systémom: Tepelná izolácia je polystyrén alebo izolácia z minerálnych vlákien. Tepelný odpor konštrukcie (500 mm) je asi R= 6.5 m²K/W.
- Masívna konštrukcia z tepelnoizolačných tvárnic: Nosnou konštrukciou sú tvarovky vyplnené betónom. Tepelný odpor konštrukcie (500 mm) je približne R= 8,0 m²K/W.
- Ľahká montovaná konštrukcia: Nosnou konštrukciou sú drevené stĺpiky, hranoly a fošne s tepelnou izoláciou. Tepelný odpor konštrukcie pri stene hrubej 500 mm sa pohybuje okolo hodnoty cca R= 10.0 m²K/W.
Odporúčané konštrukcie pre moderné úsporné stavby domov sú obvodové múry a priečky z pórobetónovej tvárnice YTONG alebo tehly WIENERBERGER PROFI a zateplenie obvodových múrov minerálnou vlnou alebo polystyrénom.
Okná a dvere
Okná sú najslabším miestom konštrukcie budovy z hľadiska tepelných strát. Dôležitou vlastnosťou je súčiniteľ prechodu tepla U (W/m²K), ktorý udáva tepelnú stratu cez 1m² plochy konštrukcie pri jednotkovom rozdiele teploty. Čím nižšia je hodnota U, tým lepšie tepelnoizolačné vlastnosti má okno. Pre nízkoenergetický dom je nutné použiť okenné rámy so súčiniteľom prechodu tepla okolo U= 0,80 W/m²K a izolačné trojsklo.
Strop a podlahy
Na rozmedzí vykurovaného a nevykurovaného priestoru by mal strop dosahovať tepelnoizolačné parametre strechy. V prípade klasickej masívnej konštrukcie s podlahou na teréne sa odporúča hrúbka tepelnej izolácie minimálne 150 mm.
Prečítajte si tiež: Výhody Tepelných Čerpadiel Austria Email
Strecha
Strecha môže byť masívna (betónová) alebo ľahká (drevená) konštrukcia. Pri plochej streche sa môže použiť vegetačná strecha, ktorá znižuje tepelné straty a prehrievanie.
Tepelné čerpadlá: Princíp a funkcie
Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré využívajú teplo z okolitého prostredia (vzduchu, zeme alebo vody) na vykurovanie, ohrev teplej vody a chladenie. Fungujú na princípe prenosu tepla z chladnejšieho prostredia do teplejšieho, pričom spotrebúvajú elektrickú energiu na pohon kompresora.
Pri použití 1 kWh elektrickej energie na pohon kompresora možno získať 2- až 5-násobok energie na vykurovanie, ohrev teplej vody alebo chladenie.
Výhody tepelného čerpadla v nízkoenergetickom dome
- Energetická efektívnosť: V nízkoenergetických domoch, ktoré majú lepšiu izoláciu a minimalizované tepelné straty, dokáže tepelné čerpadlo efektívne udržiavať požadovanú teplotu aj pri nízkej spotrebe energie.
- Nízke prevádzkové náklady: Aj keď je počiatočná investícia do tepelného čerpadla vyššia, jeho prevádzkové náklady sú v dlhodobom horizonte nižšie v porovnaní s plynovým kotlom alebo elektrickým odporovým kúrením.
- Kompatibilita s nízkoteplotnými systémami: Tepelné čerpadlá fungujú najlepšie pri nízkoteplotných vykurovacích systémoch, ako je podlahové kúrenie alebo stenové vykurovanie, ktoré sa často používajú v novostavbách.
- Dotácie a podpora: Mnohé krajiny a regióny ponúkajú dotácie na inštaláciu tepelných čerpadiel, čo znižuje počiatočné náklady.
- Možnosť kombinácie s fotovoltikou: Tepelné čerpadlá môžu byť kombinované so solárnymi panelmi na výrobu elektriny, čím sa ešte viac znížia náklady na vykurovanie.
- Ekologickosť: Prevádzka tepelných čerpadiel je ekologická, pretože využívajú obnoviteľné zdroje energie a znižujú emisie oxidu uhličitého.
- Multifunkčnosť: Tepelné čerpadlá vedia vykurovať, ohrievať teplú vodu a aj chladiť.
- Bezobslužnosť a jednoduchá regulácia: Tepelné čerpadlá sú bezobslužné a majú jednoduchú reguláciu.
Nevýhody tepelného čerpadla v nízkoenergetickom dome
- Vyššie počiatočné náklady: Kvalitné tepelné čerpadlo s montážou môže stáť od 8 000 do 15 000 €, čo je vyššia investícia v porovnaní s plynovým kotlom.
- Náročnosť na správny návrh systému: Ak sa tepelné čerpadlo nesprávne dimenzuje alebo sa nesprávne navrhne vykurovací systém, môže dôjsť k neefektívnej prevádzke a vyšším nákladom.
- Závislosť od elektrickej energie: Tepelné čerpadlá potrebujú elektrickú energiu na pohon kompresora, čo môže byť problém pri výpadkoch elektriny.
- Hlučnosť: Vonkajšia jednotka tepelného čerpadla môže byť hlučná, preto je potrebné venovať pozornosť miestu inštalácie.
- Údržba: Tepelné čerpadlá vyžadujú pravidelnú údržbu, ktorú by mal vykonávať odborník.
- Vysokoteplotný radiátorový vykurovací systém: Staršie rodinné domy majú vysokoteplotný radiátorový vykurovací systém, ktorý nie je úplne kompatibilný s bežným tepelným čerpadlom.
- Nutnosť posúdenia potreby tepla na vykurovanie: Tepelné čerpadlo by sa nemalo nikdy navrhovať ako náhrada pôvodného zdroja odhadom, ale na základe posúdenia potreby tepla na vykurovanie.
- Riziko nadmerného výkonu: Tepelným čerpadlám totiž najviac škodí, ak je ich výkon príliš veľký.
Na čo si dať pozor pri inštalácii tepelného čerpadla
- Umiestnenie vonkajšej jednotky: Čerpadlo je nevyhnutné umiestniť tak, aby nerušilo obyvateľov domu, ani susedov. Určite by nemalo byť v blízkosti okien spálne či detskej izby. Správna orientácia je smerom k voľnému pozemku alebo k ceste. Ak sú vzdialenosti medzi domami malé, možno použiť špeciálne protihlukové kryty.
- Nízkoteplotné systémy odovzdávania tepla: Pri tepelnom čerpadle sú ideálne nízkoteplotné veľkoplošné systémy odovzdávania tepla, ako je podlahové, stenové alebo aj stropné vykurovanie, ktoré sa dá v letných mesiacoch efektívne využiť aj na chladenie.
- Posúdenie potreby tepla na vykurovanie: Tepelné čerpadlo by sa nemalo nikdy navrhovať ako náhrada pôvodného zdroja odhadom, ale na základe posúdenia potreby tepla na vykurovanie.
- Pravidelný servis: Pravidelný servis, ktorý v sebe zahŕňa aj základnú údržbu zariadenia je vhodné vykonať aspoň raz za rok a to servisným technikom.
Možnosti pre staršie rodinné domy
Aj v starších rodinných domoch s vysokoteplotným radiátorovým vykurovacím systémom je možné využiť tepelné čerpadlo. Existujú viaceré možnosti:
- Vysokoteplotné tepelné čerpadlá: Použitie vysokoteplotného tepelného čerpadla, alebo čerpadla s dvojitou kompresiou, ktoré dokážu požadovanú teplotu do vykurovacieho systému dodať.
- Bivalentná prevádzka: Využitie nízkoteplotného čerpadla v tzv. bivalentnej prevádzke, kedy tepelné čerpadlo pracuje v prechodných obdobiach s dobrým výkonovým číslom a prípadne v lete môže dom ochladzovať. V zime funkciu výroby tepla preberie pôvodný kotol.
- Komplexná rekonštrukcia: Komplexná rekonštrukcia rodinného domu a náhrada pôvodného zdroja za tepelné čerpadlo, čo je investične najnáročnejšie, ale aj s najvyššou mierou úspor energie.
Dotácie a finančná podpora
Domácnosti môžu získať podporu z projektu Zelená domácnostiam. Príspevky môžu pokryť maximálne 50 % z celkových nákladov na inštaláciu.
Prečítajte si tiež: Samsung 12kW - parametre vnútornej jednotky
Životnosť tepelného čerpadla
Pri kvalitných tepelných čerpadlách typu zem-voda a voda-voda vhodných pre rodinné domy sa predpokladá životnosť okolo 20 rokov. Pre typ čerpadla vzduch-voda je deklarovaná životnosť 15 rokov.
Alternatívne zdroje energie
Solárne panely
Solárne panely sa delia na dva systémy: solárne panely na ohrev vody a solárne panely na výrobu elektriny (fotovoltické panely). Solárne panely na ohrev vody zoberú vodu z vodovodu a zohrejú ju. Fotovoltické panely dokážu vyrábať zo slnka elektrickú energiu, ktorú môžete použiť sami vo svojej domácnosti a jej prípadný prebytok si môžete uložiť v batériách na neskôr, alebo predať vášmu dodávateľovi energie.
Rekuperácia
Rekuperácia je systém, ktorý "vyvetrá" váš dom, čiže kvalita vzduchu bude výborná. Zoberie vzduch z miestnosti, ktorý má 25 °C, a vypustí ho von cez výmenník tepla. Cez rovnaký výmenník je dovnútra nasatý vzduch z vonka, ktorý má 5° C, a v tomto výmenníku si vzduch odchádzajúci a vzduch prichádzajúci vymenia svoju teplotu.
Spolupráca tepelných čerpadiel a termických slnečných kolektorov
Spolupráca tepelných čerpadiel a termických slnečných kolektorov má svoje výhody aj nevýhody. V prvom prípade sa nízkopotenciálnym teplom zo slnečných kolektorov regeneruje zemný kolektor tepelného čerpadla. V druhom prípade sú jediným zdrojom nízkopotenciálneho tepla pre tepelné čerpadlo slnečné kolektory.
tags: #tepelne #cerpadlo #v #nizkoenergetickom #dome