Otázky a odpovědi
Pro známé

Solárně asistované tepelné čerpadlo.

 

Otázky a odpovědi: Jak to funguje

Sbalit vše Otevřít vše

 

Je potřeba si uvědomit, že termodynamický systém pracuje jinak než klasické solární kolektory. Stejné je to, že každá „černá plocha“, tedy absorbér solárního panelu zachycuje solární záření a to se přenáší „někam“ – proto jde o solární zařízení.  Protože u termodynamického systému jde o spojení solárního panelu a tepelného čerpadla (tč), je rozdíl kam se teplo z panelu přenáší.

Podívejme se na náš systém termodynamický systém z druhé strany. Každé tepelné čerpadlo dává o to větší výkon a má lepší COP (poměr výkon/příkon), čím je teplota na vstupu vyšší. A ty rozdíly nejsou malé, vezměte jakoukoli dokumentaci k tč a rozdíl hodnot při A2/W35 a A7/W35 bude při rozdílu pouhých 5°C na vstupu docela velký. A teď si zkuste z vlastní praxe představit o kolik °C zvýší teplotu solární panel na slunci a co to asi udělá s hodnotami, pokud takto ohřátou teplonosnou látku přeneseme do tč.

 

 

 

výstup z panelu

odpařená teplonosná látka
t > -5°C

 

vstup do panelu

kapičkyteplonosné látky
t až -15°C

Termodynamický panel

 

U termodynamického systému je totiž právě na vstupu do tč napojen termodynamický panel, který stejně jako klasické kolektory absorbuje teplo do teplonosné látky.

 

Teď je asi jasné, že termodynamický systém se dodává jako celek. Proto nepotřebuji znát tlakové ztráty – výrobce udává maximální vzdálenost jednotky a panelů a jejich počet. Pro zajímavost, na 300 litrú vody stačí jen jeden panel. Stagnační teplota je mi v podstatě také jedno, v panelu pokud systém stojí jsou jen páry chladící směsi.

A zisky? To je nejtěžší otázka, protože ty vždy budou jiné. Samozřejmě základní jsou výrobcem dané, ale na skutečném výkonu se podílí tolik faktorů (okolní teplota, vítr, orientace ke slunci, déšť, aj.), že si nedokážu ani představit jak je počítat – to je u klasických panelů opravdu celkem jednoduché a věřím, že jste s těmito hodnotami zvyklí pracovat.

Tady je vše jíné a nezbývá než to respektovat.

Velkou výhodou termodynamického systému je to, že na rozdíl od klasických solárních panelů, může náš systém pracovat i s nižšími teplotami na vstupu do tč. Klasický panel, aby mohl boiler dohřát například z 55°C na 60°C, musí mít teplotu v kolektoru > 65°C, kdežto u termodynamického systému díky tepelnému čerpadlu stačí výstupní teplota z panelu nižší, dostatečná je již jen okolo 0°C, tč tuto teplotu dokáže zvýšit na 55°C v nádrži (udává se teplota na výměníku do nádrže až 120°C). Při tom se teplota teplonosného média sníží až na -15°C a takto chladné se vrací do panelu. Tam logicky i díky okolní teplotě i bez slunce je médium znovu ohříváno, bere teplo z okolí, a vrací se do termodynamické jednotky. Proto termodynamické panely nemají izolaci – nemohly by fungovat. Takže, zatímco u klasických kolektorů jsou pro posouzení jejich kvality rozhodující tepelné ztráty do okolí, v našem případě to jsou naopak zisky, to samé platí i o potrubí. Z tohoto vyplývá, že zatímco klasické solární kolektory mohou pracovat „jen“ asi 1700 hodin v roce (hodiny slunečního svitu v roce), termodynamický systém to dokáže vždy když je teplota nad -5°C, to je V ČR za rok cca 7000 hodin. S tím souvisí menší nároky na velikost nádrží (nižší ztráty, nižší pořizovací náklady), náš systém hospodárně dohřeje vodu ve dne i v noci, za deště či v mlze.

Jednotky " E "  bez vnitřního výměníku mají schopnost pracovat více jak 7000 hodin za rok. Příkon termodynamické jednotky je vyšší než příkon oběhového čerpadla klasického solárního systému, ale i tak celoroční náklady na ohřev vody máme nižší. Solární systémy nejsou schopny dodávat teplo v době bez slunečního záření a vodu je třeba dohřívat. Elektřina je drahá a dohřev pomocí externího kotle je v letních měsících také problematický. Ostatně nyní je toto vyřešeno kombinací termodynamického systému s klasickým solárním okruhem (Thermboil DUO). Vodu ohřívá při slunečním svitu klasický solární okruh, běžné snížení nákladů o 60-70%, o zbytek se stará termodynamika s COP >3, tedy ještě zbylých 30-40% ohřívá maximálně s třetinovými náklady, přitom vše je uceleně v jednom kompaktním celku termodynamické jednotky.

Jednotky " I "  s vnitřním výměníkem mají možnost díky získávání tepla z okolí jednotky kompenzovat nízké teploty v zimních měsících. Protože jednotka je vždy umístěna v nezámrzné místnosti, chladivo je vždy dohříváno nad minimální pracovní teplotu a systém funguje celoročně. Vhodnou volbou umístění je navíc zužitkováno ztrátové teplo tam, kde jej nepotřebujeme, například strojovna, kotelna, chodba a pod. Jednotky které tento vnitřní výměník nemají a panel je umístěn venku, jsou dohřívány v době mrazů na přímo, ovšem dnů kdy je celý den teplota nízko pod nulou nebývá ani v našich zeměpisných šířkách mnoho a tento fakt vyrovnává nižší pořizovací cena

Termodynamické panely přinášejí při umístění na slunci proti tepelným čerpadlům nespornou výhodu vevyužívání levné solární energie, teplonosná látka se rychle zahřívá i při nízkých teplotách. Tím je možno dosahovat daleko vyšších hodnot COP a tedy levnějšího provozu - zpravidla se zkracuje doba ohřevu.

Odstavení systému je zcela automatické po dosažení zvolené teploty vody. Teplonosná látka steče z panelu a potubí do jednotky, nebo se v rámci systému odpaří. Protože v panelu jsou jen páry, nečinnost nezpůsobuje nejmenší problémy jak je znají někteří majitelé solárních panelů.

 

Pokusím se o obecné vysvětlení kde je vše zcela zjevné stejně jako 1 +1 = 2.

K pochopení je nejlepší prohlédnout schema zapojení ThermBoil DUO.

  • Obsahuje dvě nádrže zapojené za sebou, takovéto zapojení je zcela běžné a často se používá i u klasických solárních systémů a termodynamickou jednotku - vše v jednom.
  • Dolní nádrž je prakticky klasický solární systém, běžně používané snižuji náklady o 60 - 65%, o tom snad není třeba diskutovat.
  • voda ve spodní nádrži je tedy ohřátá zcela, předehřátá, nebo studená a natéká při odběru teplé vody do horní nádrže horní nádrž je opatřena termodynamickým systémem, chcete-li tepelným čerpadlem se solárním panelem nebo bez.
  • Tepelná čerpadla obecně dosahují COP >3, a není třeba to vyvracet
  • tímto zařízením které je umístěno v jenom celku s bojlerem je tedy voda dohřívána, nebo ohřívána (zbylých 35 - 40% energie na ohřev vody). Pokud je voda ohřátá ve spodní nádrži, neděje se nic
  • Výrobce ThermBoilu udává vzhledem k využívání solární energie COP 3 - 7, pro náš výpočet se budu držet dole, postačí 3,4 v ročním úhrnu nám tedy od soláru zbývá 35-40%,  ty většinou u solárního systému dohřívá elektrický zdroj tepla.
  • Pokud ale je tento dohřev nahrazen termodynamickým systémem, lze uvedený zbytek příkonu podělit COP (35 / 3,4 = 10,3)
  • Protože zde bereme obecné vstupy, dovolím si zaokrouhlení na 10% vstupní energie, ale klidně si zadejte svá čísla.

Produkty jsou samozřejmě patentovány a tedy chráněny

Jak je na stránkách uvedeno, variant zapojení a možných zdrojů je celá řada a vstupní podmínky jsou vždy jiné, Netvrdím, že každá varianta a každá instalace povede k zmíněné úspoře 90%, systém aby mohl dobře pracovat, musí dostat pořádně "nažrat". Není proto nutné řešit zda to funguje, ale je potřeba nalézt co nejoptimálnější variantu a co nejlepší umístění panelu aby byl výkon v daných podmínkách co nejlepší. Nebudou dvě stejné instalace a nebudou ani stejné výkony, proto tato čísla po mě nežádejte bez toho, že uvedete všechny veličiny které výkon ovlivňují. Termodynamický systém lze zato použít i tam, kde ani klasický solár instalovat nejde a úspora by nebyla žádná.

 

Protože ale každý zájemce má podmínky pro instalaci jiné, je připravena celá řada možností a kombinací pro co nejlevnější provoz i v těch situacích, kdy klasický solární systém nelze vůbec použít, třeba kvůli orientaci ke slunci. Naopak termodynamický systém může být nasazen i s instalací panelu v interiéru, tedy v místě, kde je tepla přebytek (kotelny, kuchyně, půdy, ale třeba také různé "horké" dílny), dokonce i v prašném prostředí a je zde výhodné toto teplo využít. Interiérová instalace zajistí celoroční provoz (teplota neklesá pod -5°C). Panel narozdíl od ventilátorů nepůsobí víření prachu, způsobuje jen přirozenou cirkulaci vzduchu a také jeho vysoušení.

 

Termodynamické ohřívací systémy jsou založeny na pravidlech termodynamiky a na vlastnostech kapalin a plynů. Plyn, který vznikne změnou skupenství při průchodu chladící kapaliny termodynamickými kolektory, předá tepelnou energii vodě. Náš systém se tak vlastně chová jako běžná lednička. Má chladící část, část, kde vzniká teplo, a plynový kompresor. Chladnou část reprezentují kolektory, horkou část tepelný výměník.

Cyklus probíhá následovně:

Kompresor stlačuje plyn a ten zvýší svoji teplotu až na 120ºC, plyn předá nepřímo tepelnou energii vodě pomocí tepelného výměníku. Plyn změní své skupenství na kapalinu a jímá se v chladící nádržce, poté prochází expanzním ventilem, který v závislosti na teplotě kolektorů reguluje množství chladící kapaliny, která do nich proudí ve formě mikrokapek. V kolektorech dojde k ohřátí kapaliny a změní skupenství na plyn o teplotě 10 až 60ºC, což záleží na množství tepla absorbovaného ze slunce, deště a vody. Poté se cyklus opakuje znovu tolikrát, dokud voda nedosáhne námi požadované teploty, tedy 40 až 60ºC.

 


 

    

 

Toto je možné jen u jednotek ThermBoil FX. Tyto jednotky se napojují na klasický solární okruh a díky zcela jinému tepelnému režimu v solárním okruhu získávají mnohem více tepelné energie. Jednotky doporučujeme instalovat tam kde je větší výkon využit.

ThermBoil FX – laicky co tedy umí?

 

Chladícím médiem je jakákoliv látka s nízkým bodem varu, která je schopná absorbovat velké množství tepla tím, že změní své skupenství. V tomto případě samozřejmě mluvíme o kapalinách, které se mění v plyn a naopak. Existuje mnoho chladících substancí, například voda, která může být použita pouze v systémech, kde se teploty pohybují mezi 0 a 100ºC. Další známou chladící látkou je amoniak. Je sice velmi efektivní, zároveň ale i značně toxický. V našich kolektorech používáme jedině plyny s označením 134A a 407C.

Látka s označením 134A se používá pro ohřev TUV do objemu 500 litrů, látka 407C se uplatňuje v ohřevech většího množství vody, při vytápění a vyhřívání bazénů. Obě látky mají podobné vlastnosti. Jejich bod varu se blíží +30ºC. Proto jsou ideální pro přenos tepla i při teplotách sahajících k -5ºC.


 Hlavní přednosti chladících směsí 134A a 407C:

  • Nehořlavé
  • Nezpůsobují korozi
  • Netoxické
  • Chemicky stabilní při výkyvech tlaku i teplot
  • Neškodné pro všechny součásti systému
  • Snášejí se s mazadly používanými v kompresorech
  • Vysoká účinnost odpařování
  • Neobsahují sloučeniny chloru, který narušuje ozonovou vrstvu. Snadno rozpoznáme netěsnosti v systému

 

Na montáž poskytujeme záruku 5 let, na komponenty 2 roky od dne uvedení do provozu.
Ano, do 2 metrů vám nebude nic účtováno
Prozatím dotační program Zelená úsporám úsporný systém nepodporuje. Stav sledujeme a budeme vás v případě zájmu informovat e-mailem.
Záleží na dohodě zákazníka a instalační firmy
Ano, stroj je opatřen všemi bezpečnostními prvky
Ano 60% z ceny po podpisu smlouvy o dodávce.
Ne, dodávka je realizována do 14ti dnů.
S montáží je DPH 15% (pokudzákon dovoluje), jinak 21%. Nepropásněte nízké DPH
Ano, externím měřákem - není součástí naší dodávky.
Je nutné zjistit u dodavatele elktřiny, teoreticky ano.
Termodynamický panel až 30 roků, nádrž 20-30 roků, hnací jednotka v případě poruchy vyměnitelná. 
Hadička do odpadu 2 m, samospádem
U Thermboil vzdálenost od jednotky k panelu do 10 m, u GTX a GTP větší, podle výkonu.
TD okruh min. 5 x 10 cm, solární okruh  min. 6 x 12 cm
Ano - na vstup do nádrže, není samostatný  vývod. 
Ano, lze se tak zbavovat i legionely.
Ano, zákazník si musí zjistit zda podlaha zařízení unese (hmotnost vody i stroje)
Ano, klasická 230 V zásuvka
Ano - základní upevnění termodynamického panelu již v ceně. Konstrukci na rovnou střechu lze přikoupit.
Minimálně 10 cm - pro přístup vzduchu z obou stran a pozor na odkapávající zkondenzovanou vodu

 

Ano - může ale nepatrně klesnout účinnost. Lze objednat v jednom z 12 ti odstínů.

Celá jednotka je kvalitně zaizolována. Navíc motorická část je nad nádrží a dokáže využít i ztrátové teplo z kompresoru a vrátit jej zpět do vody. Opatrně zkuste na své lednici, jakou teplotu má kompresor v chodu.
Vzhledem k očekávanému zvyšování cen lze jen doporučit. Čím dříve - tím lépe. Nejjednodušší je využít eshop.

V podstatě jde o systém, který spojuje výhody a eliminuje nevýhody solárního ohřevu a tepelného čerpadla. Když zmíním nevýhody běžných systémů, solární systém bez slunce „spí“ – počet slunečných hodin je za rok poměrně malý. Naopak tepelné čerpadlo nevyužívá levnou solární energii když je k dispozici tak jak by bylo možné.

Toto velice jednoduše v jediné skříni řeší nerezový bojler ThermBoil, nebo ThermBoil FX a to většinou s nižšími pořizovacími náklady než u klasického solárního systému, získáváte tedy vyšší výkon za méně peněz. Kromě těchto výhod je možné zmínit i velmi malý zastavěný prostor pro panel, dokonce je možné řešit i jeho umístění v interiéru nebo může pracovat i zcela bez panelu. Variant jsem napočítal nyní více jak 20 takže si může vybrat téměř každý zájemce a dokážeme se přizpůsobit i tam, kde by klasický solární systém nemohl vůbec pracovat třeba proto, že není k dispozici umístění panelu k jihu.