Tepelné čerpadlo typu voda - voda
Kategorie
Popis úsporného opatření
Tepelné čerpadlo typu voda - voda
Tepelné čerpadlo tzv voda/voda má obdobnou konstrukci jako tepelné čerpadlo země/voda nicméně nizkopotenciální energii neodebírá ze země, ale z jakékoli vodní plochy, hlubinné studny, řeky, rybníka.
Tento systém tepelných čerpadel dává nejvyšší topný faktor, ale lokality vhodné k jeho instalaci jsou naopak málo časté.
Tepelná energie se může brát z vody povrchové nebo podzemní. Pokud to geologické dispozice a vydatnost pramene dovolí, jsou studny tím nejlepším zdrojem tepelné energie. Podzemní voda má poměrně stabilní teplotu kolem 8 až 10°C. U geotermální vody, se teploty pohybují i nad 30°C a jsou tak nejteplejším přírodním zdrojem.
V případě využití studny jako vodního zdroje jsou zapotřebí dvě studny, a to jedna zdrojová a druhá vsakovací. Měly by od sebe být vzdáleny minimálně 15m. Pro běžný rodinný dům je třeba vydatnost pramene alespoň 0,5 l/s (40 000 litrů za den). Ověření vydatnosti seriózními, dostatečně dlouhými čerpacími zkouškami by se rozhodně nemělo podceňovat. Pořizovací cena těchto studií bývá nižší než u geotermálních vrtů, ale provozní náklady jsou díky spotřebě elekřiny pro pohon ponorného čerpadla vyšší.
Řeky, rybníky a jiné vodní plochy jsou v instalacích tepelných čerpadel spíš raritou. Jejich využívání je spojeno s náročnou administrativou a především souhlasem jejich majitele nebo správce. Kromě toho teplota vody v povrchových tocích kolísá. U těchto instalací se nečerpá přímo voda, ale na dno se instalují hadice jako v případě plošného kolektoru. Tepelné čerpadlo je pak zapojeno shodně se systémem země/voda.
Tepelné čerpadlo voda-voda (grafika:IVT)
Měrné ceny, úspory, návratnosti
| Orientační měrné náklady |
Na vytápění: 120 000 + 10 000*výkon v kW
| |
| Cena samotného kompresoru | 40 a 60 tis. | Kč/kompresor |
| Životnost | 15-20 | let |
| Orientační cena energie ze zdroje | 0,6-0,7 Kč/kWh podle COP TČ | |
| Hydrogeologický posudek v případě vrtaných studní | Cca 5000 Kč | |
| Nejčastější hloubka studní pro RD | 3-9 metrů. | |
| Návratnost | Záleží na původním zdroji vytápění. V případě přechodu z biomasy (např. štípané dřevo) na tepelné čerpadlo je TČ nenávratné díky vyšší ceně energie. V případě přechodu z elektrokotle je návratnost pod 10 let. | |
| Nutno ověřit | Vydatnost vodního zdroje. Například studny by měly mít pro běžný rodinný dům vydatnost kolem 0,5 l/s. Dále nutný hydrogeolický posudek. |
Spočtěte si sami
Pro vyčíslení množství paliva, ročních nákladů na energie a porovnání s ostatními palivy a zdroji je vhodné použít například kalkulačku "Porovnání nákladů na vytápění" na portálu tzbinfo:
https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/138-porovnani-nakladu-na-vytapeni-tzb-info
Výhody, nevýhody, mýty
Silné stránky
- Alternativní zdroje energie, který lokálně neprodukuje žádné škodliviny
- Zdroj energie, o který se nemusíte starat. Spíná dle venkovní teploty a aktuální potřeby na vytápění či přípravu teplé vody
- V případě přechodu z vytápění přímotopy na tepelné čerpadlo jsou provozní náklady třetinové. Z přechodu z plynu pak poloviční, ale aditivní úspora je na úspoře zásuvkové běžné elektřiny díky výhodnějšímu tarifu.
- Stabilní a úsporný zdroj vytápění, který není jako u TČ vzduch/voda ovlivněno venkovní teplotou. Vodní zdroje (studny) mají obvykle stabilní teplotu kolem 10°C. Čím blíže povrchu, tím teplota klesá.
- Ze všech typů tepelných čerpadel má systém voda/voda nejvyšší topný faktor. V některých případech s teplejšími spodními prameny může dosahovat až COP 6
- Nižší investiční náklady v porovnání s tepelnými čerpadly s vrty.
- Tepelná čerpadla voda/voda mohou sloužit i pro využití odpadního tepla v průmyslu. Maximální teplota odpadní vody by neměla přesáhnout 30°C.
- V letních měsících lze využít pro pasivní chlazení objektu (tzv. freecooling).
Příležitosti
- Dotační příspěvek od státu do roku 2021 (viz dotace u jednotlivé kategorie)
- U RD lze získat na celý objekt výhodnou sazbu D57d (20h nízký tarif).
- U bytových domů a podnikatelů je výhodná sazba pouze pro samotný zdroj vytápění C57d. Zbytek objektu má pak druhé hodiny s odlišnou sazbou (většinou C02d)
Slabé stránky, hrozby
- Je potřeba zkontrolovat jistič, zda „utáhne“ také tepelné čerpadlo a případný bivalentní zdroj energie
- Výstupní teplota z TČ je pouze max 60°C.
- Životnost TČ je závislá od správného návrhu, projektu
- Hrozbou může být zamrznutí vodního toku v případě odběru velkého množství energie z vody. Je tedy nutný správný návrh. Teplota vodního zdroje by se neměl ochladit či v letních měsících ohřát o více jak 3°C.
- Nutné povolení vodohospodářů či majitele vodního zdroje. V případě vrtaných studní nutný hydrogeologický průzkum.
- Pokud je teplota vodního toku (řeky, rybníka) nižší než 5°C, tepelné čerpadlo automaticky vypne (ochrana proti zamrznutí) a spíná bivalentní zdroj energie.
- Nutno prověřit kvalitu vody. Příliž železitá voda může být nepříznivá pro výměníky TČ.
Mýty
- TČ není obnovitelný zdroje energie. Kompresor je poháněn elektřinou ze sítě. Čistý obnovitelný zdroj energie je například biomasa že energie ze slunce (fotovoltaika).
- Není třeba se obávat, že TČ dům nevytopí. Je potřeba jen správně výkon navrhnout na 70-80% z tepelné ztráty domu a navrhnout vhodné otopné plochy pro nižší teplotní spád.
- Mýtem také je, že po 15-20 letech končí životnost TČ, ale stačí vyměnit pouze kompresor v řádu 40-60tis. Kč a ne celé TČ.
Související úsporné opatření
Tepelné čerpadlo typu vzduch - voda
Tepelné čerpadlo typu země - voda
Tepelné čerpadlo typu vzduch - vzduch
Vysokoteplotní tepelné čerpadlo
Dotační potenciál
| Rodinné domy | Relevantní. Možno získat státní příspěvek jak z krajské kotlíkové dotace určenou na výměnu kotlů na uhlí 1. a 2. emisní třídy napojených do otopné soustavy nebo lze využít dotace Nová zelená úsporám určenou na výměnu elektrokotlů za tepelné čerpadlo. U rodinných domů poblíž vodního zdroje nebo se spodní vodou je instalace možná a levnější než varianta země/voda. Vydatnost však musí být v rozmezí 1800 – 2500 litrů/hodinu, která se zjistí hydrogeologickým posudkem. |
| Bytové domy | Díky nutné větší potřebě energie nerelevantní. Pár instalací v ČR je kolem Labe či Vltavy. V případě pasivních bytových domů lze pak o TČ voda-voda již uvažovat. |
| Školská zařízení | Díky nutné větší potřebě energie nerelevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu životního prostředí PO 5.1, |
| Administrativní budovy | Nerelevantní. Pouze ojediněle se objevují instalace TČ voda-voda u Vltavy či Labe, ale spíše pro chlazení v letních měsících. Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost. |
| Hotely | Relevantní, dotaci lze získat pouze přes finanční nástroj (bezúročnou půjčku) od Českomoravské hypoteční banky – program ÚSPORY ENERGIE |
| Obchodní centra | Nerelevantní díky větší potřebě energie. |
| Sklady | Skladové prostory je většinou vhodné vytápět sálavými panely nebo plynovými teplovzdušnými jednotkami. |
| Výrobní podnik | Díky nutné větší potřebě energie nerelevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost |
Termíny a definice
| Nejpoužívanější pojmy | popis | jednotka |
|---|---|---|
| AZE | Alternativní zdroj energie. Někdy také jako netradiční zdroje energie. Patří do skupiny obnovitelných zdrojů, ale pro svojí funkci potřebují energii z fosilních paliv. Například tepelné čerpadlo elektřinu z energetického mixu ČR (cca 60% uhlí) nebo kogenerační jednotka zemní plyn pro výrobu elektřiny. Pouze v případě, že tepelné čerpadlo 100 % odebírá energii ze sítě z obnovitelných zdrojů, lze v krajním případě i o tepelném čerpadle mluvit jako o obnovitelným zdroji. | |
| COP | Topný faktor. Bezrozměrové číslo COP udává poměr topného výkonu ku příkonu tepelného čerpadla. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | (-) |
| D57d | Distribuční tarif elektrické energie od roku 2017 jak pro tepelné čerpadlo či elektrické vytápění (20h nízký tarif). Dříve pro TČ D56d. Podnikatelská sazba zůstává C56d. | |
| EHPA | Evropská značka kvality tepelných čerpadel (někdy také značka kvality Q). | |
| Geotermální energie | Geotermální energie má svůj původ v tepelné energii nitra Země, která se uvolňuje radioaktivním rozpadem izotopů v zemském magmatu. Tuto energii lze využít buďto přímo k vytápění nebo prostřednictvím parního cyklu k výrobě elektrické energie (přeměnou tepelné energie páry na mechanickou práci rotoru turbogenerátoru a posléze na energii elektrickou). | |
| Kondenzátor | Část klimatizace (tepelného čerpadla) - tepelný výměník pro chlazení páry (chladiva) a její přeměnu (kondenzaci) na kapalinu (kondenzát). U chlazení je kondenzátor umístěn venku, u tepelných čerpadel uvnitř objektu na topné straně. U kompaktních tepelných čerpadel je pak součástí venkovní jednotky také samotný kondenzátor. | |
| Pasivní chlazení | Volné chlazení bez použití kompresorů chladícího okruchu. U tepelných čerpadel země-voda je tento termín brát ve smyslu oběhu chladiva zemí (vrtem) pomocí oběhového čerpadla bez sepnutí tepelného čerpadla. | |
| PE-RC | Potrubí PE-RC je polyetylenové extrudované potrubí s vysokou odolností na zatížení, jeho vlastnosti zajišťují eliminaci trhlin. Nejvýznamnější výhodou potrubí je, že při jeho aplikaci do plošných zemních kolektorů není nutné jeho pískování, jako je tomu u standardních potrubí PE. | |
| SCOP | Sezónní topný faktor. Obvykle se pohybuje u kompresorových tepelných čerpadel mezi 2,5 a 4,2, u absorpčních tepelných čerpadlech pak kolem 1,5. Udává průměrný topný faktor za topnou sezónu, tedy poměrvyrobeného tepla za topnou sezónu ku spotřebované pohonné energii. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | |
| TČ | Tepelné čerpadlo | - |
| Tepelná ztráta domu | Únik tepla z budovy do okolí. Jde tedy o ztracený tepelný výkon prostupem a větráním. Udává se pro určitou výpočtovou teplotu (např. při -12 °C, -15 °C dle lokality). Hodnota se uvádí běžně v kW. | kW |
| Tepelné čerpadlo | Stroj, který využívá tepelnou energii okolního prostředí (vzduchu, země, vody) o nízké teplotě a převádí ji do teplonosné látky o vyšší teplotě tak, aby teplo bylo využitelné. | |
| Výměník tepla | Založen na principu, kdy horká voda protéká potrubím přes studenou vodu a odevzdá přitom studené vodě teplo a zároveň se ochladí. | |
| Výparník | Část klimatizace (tepelného čerpadla), kde dochází ke změně kapalného skupenství chladiva na plynné, absorpci tepla a následném odvodu do kompresoru, tzv. "studená" část okruhu. U chlazení je výparník v interieru, v případě tepelného čerpadla venku. U všech tepelných čerpadel vzduch – voda je nutné počítat s tím, že se na výparníku sráží voda a při nižších teplotách se tvoří námraza. Jednotka má z tohoto důvodu tzv. funkci odmrazování. |
