Pomocou tepelného čerpadla môžete priamo čerpať geotermálnu energiu alebo energiu v podzemnej vode a vo vzduchu. V budúcnosti by tepelné čerpadlo mohlo úplne nahradiť klasické vykurovanie. Ako však funguje technológia tepelného čerpadla? Vysvetľujeme to.
Tepelné čerpadlá v skutočnosti fungujú ako obrátená chladnička: zatiaľ čo chladnička vedie teplo z interiéru von, tepelné čerpadlo nasáva energiu zo vzduchu, zeme alebo vody, privádza ju na využiteľnú energetickú hladinu a dodáva ju do vykurovacieho okruhu.
Pri vykurovacích systémoch s tepelným čerpadlom pochádza 75 percent energie z prostredia. Iba pohon vyžaduje elektrickú energiu. Vďaka použitiu bezplatného okolitého tepla a nízkej spotrebe energie sa tepelné čerpadlá oplatia už po niekoľkých rokoch. Tepelné čerpadlo má navyše veľmi pozitívne ekologické hodnotenie vďaka vysokému podielu obnoviteľného tepla z prostredia.
Účinnosť tepelných čerpadiel
Dobrý 75 percent použitej energie pochádza z okolia, zatiaľ čo tepelné čerpadlo čerpá zvyšnú štvrtinu energie pohonu z elektrickej siete. Koľko elektriny skutočne potrebuje, závisí od rozdielu teplôt medzi zdrojom tepla a vykurovacou a úžitkovou vodou. Čím menší je rozdiel, tým je čerpadlo efektívnejšie. Funguje obzvlášť dobre v kombinácii so systémami povrchového vykurovania, ktoré pracujú s nízkou úrovňou teploty.
Pre účinnosť tepelného čerpadla je rozhodujúci ročný výkonový faktor (JAZ). Udáva vzťah medzi poskytnutým teplom a množstvom použitej elektriny. Aby sa vyššie obstarávacie náklady tepelných čerpadiel v porovnaní s kondenzačnými kotlami vôbec vyplatili, mala by byť JAZ tepelného čerpadla vyššia ako 2,6. Čím vyššie číslo, tým lepšie: čerpadlá s JAZ 3,5 sú ekologicky účinné. To znamená, že jedna kilowatthodina (kWh) elektriny a 2,5 kWh tepla z prostredia vyprodukujú 3,5 kWh tepla na vykurovanie a úžitkovú vodu. Ročné údaje o výkonnosti medzi 2,3 a 3,9 sú realistické. Pri inštalácii tepelného čerpadla si nechajte namontovať merač tepla, aby ste si mohli sami vypočítať ročný výkonový faktor. Monovalentné tepelné čerpadlá dodávajú váš domén-Best-Home.net sami.Ak existuje druhý generátor tepla alebo elektrická vykurovacia tyč, ktorá podporuje čerpadlo počas svadieb, hovoríme o bivalentných systémoch.
Miesto použitia ovplyvňuje typ tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo môže absorbovať energiu zo zeme, vzduchu a vody. V prípade skladu ľadu sa všetky tri zdroje tepla dokonca používajú na výrobu energie.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda je v porovnaní s inými tepelnými čerpadlami najlacnejšie, ponúka však aj ďalšie výhody: Môže sa inštalovať rýchlo, vyžaduje len málo miesta a môže sa inštalovať kedykoľvek bez úradného schválenia.
Tepelné čerpadlo soľanka-voda pracuje veľmi efektívne vďaka vysokým výstupným teplotám, ktoré sú neustále rozložené po celý rok a vytvárajú vyššie sumy financovania. Energiu je možné tu získať dvoma spôsobmi - pomocou geotermálnych sond alebo geotermálnych kolektorov. Výroba energie pomocou sond má oproti kolektorom výhodu v tom, že nevyžadujú veľa miesta a dajú sa v lete použiť na chladenie. Geotermálne kolektory sú naopak položené pod povrchovou vrstvou, takmer ako podlahové kúrenie, a preto vyžadujú viac priestoru. Ideálne sú tu domy so záhradou. O niečo viac priestoru treba naplánovať aj pre obchod s ľadom, pretože ho tvorí cisterna asi štyri metre pod povrchom. Výhodou skladu ľadu je, že aj zmrznutá voda stále dodáva energiu.
Pri vykurovacích systémoch s tepelným čerpadlom pochádza 75 percent energie z prostredia.
Energia z ľadu
Zásobník ľadu môže čerpať voľnú energiu zo zeme, vzduchu a vody. Najdôležitejší je však ľadový breh. Na montáž nie je potrebné povolenie. Ľadový breh sa skladá z betónovej cisterny naplnenej vodou, ktorá je zakopaná v zemi. V nádrži sú veľké špirály vyrobené z rúrok. Pokladajú sa tak, aby voda mohla zamrznúť zvnútra a sú rozdelené na extrakčné výmenníky tepla a regeneračné výmenníky tepla. Extrakčné výmenníky tepla získavajú energiu z vody a smerujú ju do tepelného čerpadla. Tu sa energia stláča a potom dodáva do vykurovacieho okruhu. Vďaka energii vydávanej vodou postupne zamŕza. Teraz prichádzajú na scénu regeneračné výmenníky tepla. Cisternu opäť zásobujú teplom a voda sa opäť topí.Cisterna využíva aj ďalšie funkcie na rýchlejšie topenie: Využíva teplo okolitej zeme. Len čo sa voda v cisterne opäť skvapalní, môže sa celý proces začať odznova.
Zvláštnosť zásobníka ľadu spočíva nielen v opakovaní absorpcie a výkonu energie, ale vo využití takzvanej kryštalizačnej energie. Keď sa zmení fyzikálny stav - kvapalná voda na ľad - uvoľní sa toľko energie, koľko je potrebné na ohriatie jedného litra vody na 80 stupňov Celzia.
Geotermálna energia prostredníctvom geotermálnych sond
Asi najväčšou výhodou geotermálnych sond je ich veľmi malá stopa. Sonda má priemer, ktorý je ťažko väčší ako priemer CD. Musíte si naplánovať iba určitý priestor na vŕtanie, pretože veľké vŕtacie vozidlá sa používajú na vŕtanie energie hlbokej desať metrov. Po nájdení energie sa do vrtných otvorov vloží dvojité U-potrubie z plastu a zalepí sa špeciálnym betónom. V týchto potrubiach cirkuluje pomocou cirkulačného čerpadla mrazuvzdorná kvapalina, ktorá sa nazýva soľanka. Soľanka absorbuje energiu uloženú v zemi a prenáša ju do geotermálneho čerpadla. Stav agregácie sa pomocou odparovača zmení na plynný. Vďaka procesu kompresie sa plyn teraz komprimuje tak dlho, ako dlhokým nedosiahne teplotu potrebnú na prevádzku vykurovacieho systému. Teraz sa plyn skvapalňuje a uvoľňuje sa do vykurovacieho okruhu. Sonda dodáva priemerne 30 až 50 wattov na meter hĺbky.
Náklady na vývoj: okolo 7 000 eur
tepelné čerpadlo: v priemere 8 000
eur náklady na elektrinu ročne: 400 eur
JAZ: 3,82
Geotermálna energia prostredníctvom geotermálnych kolektorov
Geotermálne kolektory sú dobrou náhradou za geotermálne sondy, pretože nevyžadujú úradný súhlas. Sú tiež odolné a dajú sa kombinovať so solárnou tepelnou energiou. Geotermálne kolektory sú ploché systémy využívania geotermálnej energie, ktoré sú uložené pod povrchom zeme v hĺbke jedného až dvoch metrov - v závislosti od regiónu a mrazovej čiary. K dispozícii sú špirálové kolektory, povrchové kolektory, výkopové kolektory a geotermálne koše. Pozostávajú z plastových rúrok hrubých dva až štyri centimetre, v závislosti od charakteru pôdy, hĺbky kladenia a potreby tepla. Soľanka tiež cirkuluje v geotermálnych kolektoroch, ktoré absorbujú energiu zo zeme a prenášajú ju do tepelného čerpadla na stlačenie. Geotermálny kolektor dodáva 10 až 25 wattov na meter štvorcový.
Náklady na vývoj: približne 3 000 eur (za zemné práce s vlastným riadením)
Tepelné čerpadlo: v priemere 8 000 eur
náklady na elektrinu ročne: 450 eur
JAZ: 3,82
Energia z vody
Podzemná voda má z hĺbky desiatich metrov po celý rok teplotu desať stupňov Celzia, a preto ju možno použiť ako zdroj energie pre tepelné čerpadlo. Bohužiaľ nie je možné tento zdroj energie využiť všade, pretože spodná voda nie je vždy k dispozícii vo vhodnej kvalite - príliš veľa železa alebo mangánu - a v dostatočnom množstve. Informácie o tom môžete získať od zodpovedného vodohospodárskeho orgánu, dodávateľa elektriny alebo pomocou analýzy vody. Na prevádzku tepelného čerpadla sú potrebné dve studne. Takzvaná výtlačná studňa, ktorá transportuje vodu smerom hore, a absorpčná studňa, ktorá vodu vracia späť. Tieto studne by sa mali kopať vo vzdialenosti desiatich metrov a podľa úradov by mali byť v rovnakej hĺbke.Tepelné čerpadlo prevádzkované studňou dodáva desať kilowattov elektriny s dvoma kubickými metrami vody.
Náklady na vývoj: okolo 5 000 eur
Tepelné čerpadlo: okolo 8 000 eur
Náklady na elektrinu ročne: 360 eur
Ročný výkonový faktor (JAZ): 4,25
Energia zo vzduchu
Dobré na vzduchu je, že je vždy a zadarmo. Obstarávacie náklady na tepelné čerpadlo vzduch-voda sú nízke a nie je potrebné povolenie. Energetický výnos je nižší ako pri alternatívach. Na výrobu desiatich kilowattov elektriny potrebujete 4 000 metrov kubických vzduchu za hodinu. V lete môžete na ochladenie domu použiť tepelné čerpadlo vzduch-voda. Potrebujete však druhý vykurovací systém, ktorý zaručí dodávku tepla aj pri nízkej vonkajšej teplote. Počas prevádzky ventilátor nasáva vzduch z okolia a smeruje ho do výparníka. Tu sa stlačuje, kým sa nedosiahne požadovaná teplota na ohrev alebo ohrev vody.
Náklady na vývoj: okolo 250 eur
Tepelné čerpadlo: v priemere 10 000 eur
Náklady na elektrinu ročne: 600 eur
JAZ: 3,32
Podzemná voda má z hĺbky desiatich metrov po celý rok teplotu desať stupňov Celzia.
„Horúci vzduch“ je cudzie slovo
Zo všetkých tepelných čerpadiel sú najlacnejšie tepelné čerpadlá so vzduchom. Zariadenia sú technicky vyspelé, ľahko sa inštalujú, a preto sa stávajú zaujímavými pre čoraz viac majiteľov domov. Vzduchové tepelné čerpadlá si získavajú obľubu ako vykurovacie systémy a na prípravu teplej vody v rodinných domoch. A to tak pri stavbe nových domov, ako aj pri modernizácii vykurovacích systémov. Vzduchové tepelné čerpadlo je teraz najpredávanejším systémom tepelných čerpadiel v Nemecku. Aké je však tajomstvo úspechu tepelných čerpadiel so zdrojom vzduchu? Čo môžu tieto zariadenia robiť? Čo stoja A aké pokyny majú vlastníci domu pri kúpe tepelného čerpadla so zdrojom vzduchu? Ďalej sa chceme venovať týmto zásadným otázkam.
Potenciál tepelných čerpadiel so zdrojom vzduchu
Vzduchové tepelné čerpadlá sú k dispozícii v rôznych prevedeniach. V takzvanom monoblokovom prevedení je možné zariadenia umiestniť buď vonku na záhrade, alebo dovnútra v suteréne v rohu domu. Alternatívne existujú vzduchové tepelné čerpadlá v delenom prevedení (rozdelené tepelné čerpadlá), v ktorých je časť zariadenia v suteréne alebo technickej miestnosti a druhá časť vonku, zvyčajne priamo na stene domu. Tieto zariadenia sú podstatne lacnejšie ako monoblokové zariadenia, čo môže vysvetľovať ich veľkú popularitu a silný rast v nedávnej minulosti.
Po tretie, tepelné čerpadlá na úžitkovú vodu patria do kategórie vzduchových tepelných čerpadiel. Tieto zariadenia však nemožno použiť na správne vykurovanie, ohrievajú iba vodu do kuchyne a kúpeľne. Na vykurovanie sa naďalej používa tradičné ústredné kúrenie, ako je plyn alebo nafta. Nevyužité odpadové teplo z týchto kotlov a iných elektrických spotrebičov pre domácnosť, ako sú práčky alebo mrazničky, je zachytávané tepelným čerpadlom úžitkovej vody cez odpadový vzduch a ohrieva tak pitnú vodu. Nájde si svoje miesto v kotolni alebo technickej miestnosti a je praktickým príkladom toho, ako je možné zvýšiť energetickú účinnosť v domácnosti.
Všetky tri zariadenia majú spoločné to, že odoberajú teplo z okolitého vzduchu a prenášajú ho do vody, ktorá sa skladuje v zásobníku na pitnú vodu, v akumulačnom zásobníku alebo v kombinovanom zásobníku na vykurovanie a pitnú vodu. Monoblokové a delené jednotky odoberajú teplo z vonkajšieho vzduchu, zatiaľ čo domáce vodné jednotky odoberajú teplo zo vzduchu v miestnosti. Preto sa vzduchové tepelné čerpadlá striktne nazývajú tepelné čerpadlá vzduch / voda (zdroj tepla / teplonosné médium). Alternatívne existujú aj tepelné čerpadlá vzduch-vzduch, ktoré emitujú energiu obsiahnutú vo vonkajšom vzduchu priamo do vzduchu v miestnosti. Tieto zariadenia sa používajú v nízkoenergetických a pasívnych domoch, ale zatiaľ neboli zahrnuté do štatistík Federálneho združenia.
Vykurovací výkon vzduchových tepelných čerpadiel
Keď vzduchové tepelné čerpadlo odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu na vykurovanie, vyvstáva otázka, ako sa dá na vykurovanie pri mínusových teplotách použiť ľadovo studený vzduch. Je to spôsobené tým, že z fyzikálneho hľadiska neexistuje nič také ako „chlad“, ale iba teplotné rozdiely založené na absolútnej nule (-273,15 ° C / 0 Kelvinov). Pomocou energie z okolitého vzduchu odparuje vzduchové tepelné čerpadlo chladivo s bodom varu pod -10 ° C. Preto stačia aj mínusové stupne, aby sa toto chladivo odparilo a v zime ohrialo vzduchovým tepelným čerpadlom. Ak vonkajšia teplota klesne pod bod varu, zapne sa elektrické vykurovacie teleso.
Plynné chladivo sa potom stlačí kompresorom a privedie na vyššiu teplotu (prečerpá sa). To si vyžaduje elektrinu, ktorá bude v nasledujúcich prípadoch hrať ústrednú úlohu. Získané teplo sa prenáša do vody prostredníctvom výmenníka tepla. Plyn opäť skvapalňuje, je uvoľnený a cyklus sa začína znova.
S týmto technickým princípom dosahujú vzduchové tepelné čerpadlá vykurovací výkon až 20 kW (vrchol až okolo 50 kW) a teploty prívodu až okolo 60 ° C, čo je pre rodinný dom dostatočné. Jedným pravidlom je, že vzduchové tepelné čerpadlo musí cirkulovať okolo 400 metrov kubických vzduchu za hodinu na jeden kW. Tepelný výkon vzduchového tepelného čerpadla závisí od toho, aký „studený“ je zdroj tepla (vonkajší vzduch) a ako „teplý“ má byť teplonosný prostriedok (voda na vykurovanie, kuchyňa a kúpeľňa). Tu vstupuje do hry spomínaný prúd. Čím väčší je tento teplotný rozdiel (zdvih), tým viac elektriny spotrebuje kompresor vzduchového tepelného čerpadla na stlačenie tepla získaného z okolitého prostredia na požadovanú úroveň teploty.Vykurovací výkon vzduchových tepelných čerpadiel je preto špecifikovaný v súlade s normou EN 14511 v pomere 2 ° C teplota vzduchu k 35 ° C teplota výstupu.
Takzvaná hodnota COP (koeficient výkonu) ukazuje, koľko elektriny jednotka tepelného čerpadla spotrebuje. Pre majiteľov domov je to veľmi dobrá porovnávacia hodnota výkonu rôznych zariadení a výrobcov. Je to približne 3,0 až 4,4 medzi výrobcami a zariadeniami a je tiež špecifikovaný v teplotnom pomere 2 ° C teplota vzduchu k 35 ° C teplota výstupu. Čím vyššia je hodnota COP, tým efektívnejšie je tepelné čerpadlo so zdrojom vzduchu. Hodnota COP 3,7 s tepelným výkonom 9,5 kW znamená, že tepelné čerpadlo so vzduchovým zdrojom z 1 dielu elektriny (2,56 kW) a 2,7 dielu energie prostredia (6,94 kW) 3,7 dielu tepelného výkonu (9, 50kW).
Hodnota COP sa meria v laboratórnych podmienkach a odráža iba výkon jednotky tepelného čerpadla. V praxi tepelné čerpadlá so vzduchom dosahujú o niečo nižšie hodnoty. Skutočná účinnosť v každodennej prevádzke sa preto uvádza ako ročný výkonový faktor (JAZ). Dlhodobý test spoločnosti Fraunhofer ISE ukázal, že vzduchové tepelné čerpadlá dosahujú JAZ 2,9 v nových budovách a JAZ 2,6 v existujúcich budovách.
Pre majiteľov domov predstavuje táto číselná hra výzvu na udržanie čo najnižšej teploty na výstupe z domu. Úspora energie umožňuje napríklad použitie nízkoteplotných radiátorov, podlahového kúrenia alebo veľkoplošných radiátorov ako aj dobrú tepelnú izoláciu domu.
Majitelia domov môžu do istej miery zmierniť obstarávacie náklady na tepelné čerpadlo so zdrojom vzduchu pomocou financovania od Federálneho úradu pre ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA).
Náklady na tepelné čerpadlá so zdrojom vzduchu
Cenové rozpätie vzduchových tepelných čerpadiel je obrovské a závisí od konštrukcie a vykurovacej kapacity zariadenia a od spôsobu jeho umiestnenia na mieste. Pre vašu prvú orientáciu sme zostavili ceny prístrojov dvoch významných nemeckých výrobcov tepelných čerpadiel so vzduchovým zdrojom z ich aktuálnych cenníkov.
- Tepelné čerpadlá na úžitkovú vodu: 2 500 - 3 100 €
- Delené tepelné čerpadlá od 3 kW do 13 kW: 4 000 - 9 000 EUR
- Tepelné čerpadlá vzduch / voda pre vnútornú
inštaláciu : - do 12 kW: 8 500 EUR - 11 000 EUR
- 12 kW do 18 kW: 12 000 EUR - 16 000 EUR - Tepelné čerpadlá vzduch / voda pre vonkajšiu
inštaláciu : - do 10 kW: 7 000 až 11 000 EUR
- kompletný balík do 10 kW vrátane teplej vody a akumulačného zásobníka: 12 000 -
16 000 EUR - - 10 až 18 kW: 12 000 € - 25 000 €
Konečne záväznú ponuku vrátane nákladov na inštaláciu a všetkého príslušenstva môže predložiť iba odborná spoločnosť po kontrole na mieste, ale na rýchle porovnanie môžete použiť aj nasledujúce kalkulačky tepelných čerpadiel. Napríklad len vedenia chladiva pre delené tepelné čerpadlá stoja okolo 500 eur na 25 metrov. Majitelia domov môžu uzavrieť špeciálne tarify za elektrinu od miestneho dodávateľa.
Kalkulačka tepelného čerpadla
Dotácie na tepelné čerpadlo vzduch
Majitelia domov môžu zmierniť obstarávacie náklady na tepelné čerpadlo so vzduchovým zdrojom pomocou financovania od Federálneho úradu pre ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA). Základný grant je najmenej 1 500 eur. Od 1. januára 2018 je potrebné požiadať o financovanie pred implementáciou opatrenia, nie až potom. Predpokladom však je, že tepelné čerpadlo so vzduchovým zdrojom sa používa nielen na prípravu vody, ale aj na vykurovanie a prípravu teplej vody. Z financovania sú vylúčené aj tepelné čerpadlá vzduch / vzduch. Spoločnosť BAFA na svojej webovej stránke zostavila zoznam všetkých tepelných čerpadiel so vzduchovým zdrojom vhodných na financovanie.
Federálna vláda dotuje inštaláciu efektívnych tepelných čerpadiel. Za systémy v nových budovách dostane stavebník desať eur za každý vykurovaný meter štvorcový obytného priestoru až do hornej hranice 2 000 eur. Na prestavbu starých vykurovacích systémov na tepelné čerpadlá pripadá dokonca 20 eur na meter štvorcový obytného priestoru, maximálne však 3 000 eur.
Pečiatka schválenia tepelných čerpadiel so zdrojom vzduchu
Ako posledný tip by sa mali stavitelia držať dvoch pečiatok schválenia, ak majú záujem o tepelné čerpadlo so zdrojom vzduchu: Pečiatka schválenia EHPA Európskej asociácie tepelných čerpadiel definuje jednotné normy kvality pre výrobcov tepelných čerpadiel. Certifikácia EUCERT od toho istého združenia identifikuje inštalatérov tepelných čerpadiel s certifikátom EÚ.