Efektívne a bezpečné využívanie zásobníka vody s tepelným čerpadlom si vyžaduje pochopenie optimálnej teploty vody. Tento článok sa zaoberá rôznymi aspektmi nastavenia teploty v zásobníku, zohľadňujúc účinnosť, bezpečnosť a prevenciu proti baktériám Legionella.
Úvod
Tepelné čerpadlá sa stávajú čoraz populárnejšou voľbou pre vykurovanie a ohrev teplej úžitkovej vody (TÚV). Správne nastavenie teploty v zásobníku TÚV je kľúčové pre maximalizáciu účinnosti, zabezpečenie komfortu a minimalizáciu rizika zdravotných problémov.
Akú teplotu nastaviť v zásobníku TÚV?
Optimálna teplota v zásobníku TÚV je kompromisom medzi niekoľkými faktormi. Nižšie teploty šetria energiu, ale môžu podporovať rast baktérií Legionella. Vyššie teploty zasa efektívne eliminujú baktérie, ale zvyšujú energetické straty a riziko obarenia.
Štandardné odporúčania
Bežne sa odporúča nastaviť teplotu TÚV v zásobníku na 55 °C. Táto teplota je dostatočná na zabezpečenie tepelného komfortu pri sprchovaní a umývaní a zároveň minimalizuje riziko rastu Legionelly.
Prevencia proti Legionelle
Baktéria Legionella pneumophila sa množí v stojatej vode s teplotou medzi 20 °C a 50 °C. Pre jej elimináciu sa odporúča pravidelne (napríklad raz týždenne) prehriať vodu v zásobníku na 70 °C. Tento proces, známy ako termická dezinfekcia, zabíja baktérie Legionella a znižuje riziko legionárskej choroby.
Prečítajte si tiež: Výhody a nevýhody kotlov so zásobníkom
Bezpečnosť
Vzhľadom na riziko obarenia horúcou vodou, najmä u detí a starších ľudí, je dôležité inštalovať termostatické zmiešavacie ventily. Tie zmiešavajú horúcu vodu zo zásobníka so studenou vodou, čím zabezpečujú konštantnú a bezpečnú teplotu na výstupe (napríklad 45 °C).
Faktory ovplyvňujúce optimálnu teplotu
Niekoľko faktorov môže ovplyvniť optimálnu teplotu v zásobníku TÚV:
- Typ kotla: Rôzne typy kotlov (napríklad kondenzačné plynové kotly, tepelné čerpadlá) majú rôzne prevádzkové charakteristiky a odporúčania pre nastavenie teploty.
- Veľkosť zásobníka: Väčšie zásobníky môžu vyžadovať vyššiu teplotu na zabezpečenie dostatočného množstva teplej vody.
- Spotreba vody: Domácnosti s vyššou spotrebou vody môžu potrebovať vyššiu teplotu na zabezpečenie komfortu.
- Izolácia potrubí: Dobrá izolácia potrubí minimalizuje tepelné straty a umožňuje efektívnejšiu prevádzku pri nižších teplotách.
- Tepelné čerpadlo: Pri použití tepelného čerpadla je dôležité zohľadniť jeho účinnosť pri rôznych teplotách.
Tepelné čerpadlá a optimálna teplota
Tepelné čerpadlá využívajú dostupné teplo zo vzduchu, zeme alebo vody. Pri použití 1 kWh energie, najčastejšie vo forme elektriny na pohon kompresora, možno získať 2- až 5-násobok energie na vykurovanie, ohrev teplej vody alebo chladenie.
Ako pracuje tepelné čerpadlo?
Princíp je v podstate opačný ako pri chladničke, ktorej účelom je „vytvoriť zimu“ vo vnútri. Von sa teplo odvádza cez chladič umiestnený na zadnej strane chladničky. Tepelné čerpadlo, naopak, odoberá teplo z vonkajšieho chladnejšieho prostredia a pri vyššej teplote ho odovzdáva do vykurovacieho systému.
Výber tepelného čerpadla
Pri výbere tepelného čerpadla si overte, či máte k dispozícii porovnateľné ukazovatele. Pri porovnávaní cien tepelných čerpadiel sa nezabudnite uistiť, čo všetko je obsiahnuté v základnej cene ponúkaného systému. Rozdiely môžu byť zásadné.
Prečítajte si tiež: Ako vybrať správny kotol
Komponenty tepelného čerpadla
Srdcom tepelného čerpadla je kompresor (1). Najčastejšie je poháňaný elektromotorom, alternatívou môže byť plynový motor. Kompresor stláča pary pracovnej látky, ktoré sa kompresiou ohrejú na približne 70 °C. Vo výmenníku tepla (2) skondenzujú na kvapalinu, pričom sa kondenzačné teplo odovzdá vykurovacej vode. Pracovná látka sa schladí na cca 40 °C. Po prechode cez expanzný ventil (3) do zóny s nízkym tlakom sa výrazne ochladí až na -10 °C. Vo výparníku (4) sa ohreje teplom získaným z okolitého prostredia na bod varu cca -3 °C a odparí sa. Na jej ohriatie stačí zdroj tepla s nízkou teplotou, napríklad zem s teplotou +2 °C.
Účinnosť tepelného čerpadla
Pomer výstupného tepelného výkonu k energetickému príkonu na vstupe vyjadruje COP (Coefficient Of Performance). Do slovenčiny ho možno preložiť ako výkonové číslo. Niekedy sa používa aj termín vykurovací faktor. COP vyjadruje hlavnú výhodu tepelného čerpadla oproti iným technológiám používaným na výrobu tepla.
Sezónny výkonový faktor
Pomer tepla na výstupe z čerpadla v priebehu jedného roka k celkovej spotrebe energie vyjadruje SPF (Seasonal Performance Faktor). Niekedy sa označuje aj ako β. SPF uvádzajú len niektorí výrobcovia, pretože je potrebné poznať, resp. zohľadniť aj podmienky inštalácie. Je však kľúčovým parametrom systému, pretože pri hodnotení dosiahnutých reálnych výsledkov a návratnosti investície záleží na celkovej energetickej a nákladovej bilancii.
Výber primárneho zdroja tepla
Pre dosiahnutie priaznivých výsledkov je lepší zdroj okolitého tepla s vyššou teplotou. Pozor však na neoverené vlastné experimenty. Orientačné pomery sezónnych výkonových čísiel SPF v závislosti od druhu primárneho zdroja tepla a požadovanej výstupnej teploty sú uvedené v tabuľke. Hodnoty sú iba informatívne. Pre namodelovanie reálnej prevádzky treba použiť výpočet a následne projekt. No aj zo všeobecných údajov je možné zistiť vhodnosť jednotlivých kombinácií.
Tepelné čerpadlá vzduch/voda
Čerpadlá vzduch/voda sú na trhu najobľúbenejšie kvôli jednoduchej montáži a nízkym nákladom na prípravné práce. Teplo zo vzduchu je zadarmo. Nepotrebujú veľký pozemok, ani zdroj vody. Vonkajšiu jednotku výparníka treba umiestňovať ku stene. Ak by bola na otvorenom priestore, bola by viac ochladzovaná a jej prevádzka by bola menej efektívna. Dôležité je dbať aj na to, aby v zime nebol prietok vzduchu obmedzovaný snehom. Ak sa čerpadlo nepoužíva v lete na chladenie, odporúča sa umiestnenie na južnej strane budovy, kde je vzduch počas dňa teplejší. Zároveň treba myslieť na to, aby hluk z jednotky obyvateľov nevyrušoval.
Prečítajte si tiež: Ako si vybrať ohrievač vody: tlakový alebo beztlakový?
Tepelné čerpadlá voda/voda
Najvyšší tepelný potenciál ako primárny zdroj má voda, a teda aj najvyššie sezónne výkonové číslo SPF dosahujú tepelné čerpadlá voda/voda. Samozrejme, ak je voda dostupná v požadovanom množstve a dobrej kvalite. Mala by mať vhodné chemické zloženie a minimum nečistôt. Voda poskytuje dostatok výkonu primárneho zdroja aj v extrémnych zimách. Tieto tepelné čerpadlá môžu pracovať ako monovalentné zdroje, t. j. bez dokurovania aj v čase potreby najvyššieho tepelného výkonu. Na zabezpečenie obehu vody sú potrebné minimálne dva vrty (studne). Z jednej studne sa voda čerpá a do druhej vsakovacej sa vypúšťa.
Tepelné čerpadlá zem/voda
Čerpadlá s plošnými kolektormi využívajú ako zdroj tepla vrstvu zeme s hrúbkou cca 1 až 2 m pod povrchom, kde je teplota pomerne stabilná po celý rok. Sú tu umiestnené hadice plošného kolektora tak, aby poskytoval dostatok tepla pre požadovaný výkon čerpadla. Veľkosť zabranej plochy závisí aj od typu pôdy. Najvyššie výkony cca 40 W/m2 poskytujú hlinité pôdy plne presýtené vodou, ktorá je dobrým nosičom energie pri ohrievaní zemského povrchu.
Akumulačné nádrže
Výhody akumulačných nádrží
Akumulačná nádrž zlepšuje odmrazovanie tepelného čerpadla. Pri nízkych teplotách námraza znižuje účinnosť výparníka. Nádrž poskytuje dostatok tepla na odmrazenie. Regulácia spustí reverzný chod, odoberá teplo z nádrže do výparníka. Ľad sa roztopí za 2-3 minúty. Čerpadlo sa vráti do vykurovacieho režimu.
Akumulačná nádrž stabilizuje prevádzku tepelného čerpadla. Slúži ako vyrovnávací prvok medzi čerpadlom a vykurovacím systémom. Pri zníženom odbere tepla sa energia ukladá do nádrže, pri zvýšenom sa z nej odoberá.
Akumulačná nádrž umožňuje využívať výhodnú nočnú tarifu elektriny. Tepelné čerpadlo v noci ohrieva vodu v nádrži na vyššiu teplotu. Cez deň sa teplo používa na vykurovanie alebo ohrev vody. Tým sa šetria prevádzkové náklady.
Veľkosť akumulačnej nádrže
Veľkosť nádrže sa určuje podľa dennej spotreby tepla. Správna veľkosť akumulačnej nádrže je pre optimálnu prevádzku tepelného čerpadla pomerne zásadná. Objem sa určuje podľa výkonu čerpadla a typu vykurovania. Pre on/off kompresory sa odporúča 10-20 l/kW. Príliš malá nádrž vedie k častému spínaniu, veľká zvyšuje náklady.
Typy akumulačných nádrží
- Nádrže s vnoreným zásobníkom TÚV: Tieto nádrže kombinujú vykurovanie a prípravu teplej vody. Majú integrovaný smaltovaný zásobník na TÚV obklopený vykurovacou vodou.
- Samostatné akumulačné nádrže: Slúžia primárne na akumuláciu tepla pre vykurovanie. Vyrovnávajú výkyvy medzi výrobou a spotrebou tepla, optimalizujú chod tepelného čerpadla a predlžujú jeho životnosť.
- Kombinované nádrže: Spájajú výhody nádrží s vnoreným zásobníkom TÚV a samostatných akumulačných nádrží. Sú univerzálne pre vykurovanie aj prípravu teplej vody.
Ohrev pitnej vody solárnym systémom
Pre domácnosti predstavuje solárny ohrev najefektívnejšiu možnosť, ako získať ohriatu pitnú vodu. Tepelné solárne zariadenia sa zvyčajne navrhujú tak, aby boli schopné pokryť 70 % ročnej spotreby OPV a aby dokázali (ekonomicky zmysluplne) usporiť 50 až 75 % nákladov na jej prípravu. V období od mája do septembra sú schopné plne pokryť spotrebu teplej vody.
Dimenzovanie a stupeň pokrytia
Najdôležitejšou zásadou pri dimenzovaní solárneho zariadenia na prípravu teplej vody je dosiahnutie takmer 100-percentného pokrytia spotreby vody mimo vykurovacieho obdobia. Preto treba odhadnúť dennú potrebu teplej vody obyvateľov. Zvyčajne sa vychádza z potreby teplej vody od 40 do 60 litrov na jedného človeka a deň.