Hybridné kúrenie kombinuje obnoviteľné energie s fosílnymi palivami. Vďaka svojej pozitívnej ekologickej rovnováhe štát podporuje solárne tepelné systémy aj tepelné čerpadlá. Aké ďalšie výhody má hybridné kúrenie?
Hybridné kúrenie: najdôležitejšie veci na prvý pohľad
- Hybridný vykurovací systém kombinuje vykurovací systém z obnoviteľných zdrojov energie s vykurovacím systémom poháňaným palivom. Tepelné čerpadlo alebo solárny systém spolupracujú s druhým, v prípade potreby podporujú vykurovací systém, takže aj v zime je k dispozícii dostatok tepla.
- Ako podporné kúrenie je možné kúrenie na plyn, olej alebo drevo, bloková tepelná elektráreň alebo diaľkové kúrenie.
- Teplo zo solárneho systému / tepelného čerpadla aj teplo z palivového vykurovacieho systému využíva na ohrev vykurovacej vody vo vyrovnávacej nádrži výmenník tepla. To znamená, že energia sa nestratí, ak nie je okamžite potrebná.
- Pre solárny systém potrebujete dostatočne veľkú a ideálne južne orientovanú strešnú plochu. Pre ziskovosť tepelného čerpadla je však rozhodujúca nízka teplota na výstupe z vykurovania.
- Finančné prostriedky: V rámci klimatického balíka do roku 2020 štát dotuje nákup hybridných vykurovacích systémov.
Čo je hybridný ohrievač?
Hybridné kúrenie kombinuje konvenčnú palivovú technológiu s fotovoltaikou alebo tepelným čerpadlom. Čiastočne poháňaný hybridný systém kúrenia zaisťuje dostatočný výkon, najmä v neskorých zimných mesiacoch. Používajú sa olejové vykurovacie systémy, plynové vykurovacie systémy, krbové kachle alebo vykurovacie systémy na pelety.
Hybridné kúrenie sa preto môže opierať o niekoľko vykurovacích systémov a využíva výhody oboch systémov. Najudržateľnejší systém, t. J. Solárny systém alebo tepelné čerpadlo, má vždy prednosť. Ak regeneratívny vykurovací systém nefunguje optimálne, prevezme kúrenie poháňané palivom. Podľa konštrukcie systémy dodávajú teplo do akumulačného zásobníka paralelne alebo pracujú iba oddelene od seba.
Vyrovnávacie zásobníky je možné pripojiť k solárnym tepelným systémom, tepelným čerpadlám a vykurovacím systémom poháňaným palivom.
Okrem tu uvedených možností sú možné aj ďalšie kombinácie, ktoré zahŕňajú dokonca až tri typy vykurovania. Napríklad môžete prevádzkovať tepelné čerpadlo na elektrinu z vášho fotovoltaického systému a ako podporu môžete mať pripravený aj plynový ohrievač.
Takzvané systémy „elektrina na zahriatie“, ktoré premieňajú prebytočnú elektrinu z fotovoltaického systému na teplo, nie sú v Nemecku zatiaľ veľmi rozšírené. Vzhľadom na súčasnú debatu o klíme budú možno v budúcnosti hrať väčšiu úlohu.
Príklady hybridného vykurovania
Nasledujúca tabuľka zobrazuje možnosti dostupné pre hybridné vykurovanie. V nasledujúcich častiach nájdete popis príslušných technológií.
|
Rekuperačný vykurovací systém |
Podporný vykurovací systém |
|---|---|
|
Solárne tepelné |
Plynové kúrenie |
|
Tepelné čerpadlo |
Olejové kúrenie |
|
Krb |
|
|
Vykurovanie peletami |
|
|
Bloková tepelná elektráreň |
|
|
Diaľkové vykurovanie |
Rekuperačný vykurovací systém: solárny
So solárnou tepelnou energiou využívate slnečnú energiu na ohrev vody. Solárny systém obsahuje tieto komponenty:
- Solárne kolektory
Solárne kolektory pozostávajú z plochých alebo trubicových kolektorov s absorpčnou vrstvou, ktorá absorbuje slnečnú energiu obzvlášť efektívne. Ploché kolektory sú štvorcové panely s vrstvou ochranného skla. V trubicových kolektoroch je však medzi absorbérom a sklom vákuum. V obidvoch prípadoch sú pod vrstvou absorbéra rúry. Obsahujú zmes vody a nemrznúcu zmes. Teplo slnka ohrieva túto kvapalinu až na 95 stupňov Celzia. - Výmenníky tepla
Tieto prenášajú teplo zo solárnej kvapaliny na vykurovaciu vodu alebo na úžitkovú vodu. Podľa systému sú to buď špirálovité rúrky integrované v zásobníku (vnútorné výmenníky tepla) alebo doskové výmenníky tepla, ktoré sú umiestnené vonku (vonkajšie výmenníky tepla). - Skladovanie Akumulačný
zásobník je neoddeliteľnou súčasťou každého solárneho tepelného systému. Médium voda akumuluje dodané teplo niekoľko dní a podľa potreby ho dodáva k dispozícii. V rodinnom dome obsahuje akumulačná nádrž zvyčajne 400 až 1 000 litrov vody. - Cirkulačné čerpadlo
Elektricky poháňané cirkulačné čerpadlo pohybuje solárnou kvapalinou po okruhu. Ak je akumulačná nádrž plná alebo nie je k dispozícii teplo, nebude fungovať.
Takto funguje solárna energia.
Rekuperačný vykurovací systém: tepelné čerpadlá
Tepelné čerpadlo je termodynamický stroj. Využíva vlastnosť niektorých plynov na odparovanie aj pri nízkych teplotách. Takzvané chladivo absorbuje teplo z prostredia (zásobníka) a uvoľňuje ho na vyššej úrovni vo vnútri domu. Proces pozostáva zo štyroch krokov:
- Kompresor stláča chladivo na vysoký tlak. Chladivo sa ohrieva, ale zostáva plynné.
- Chladivo odovzdáva svoje teplo do výmenníka tepla a skvapalňuje. Výmenník tepla zase ohrieva médium. Podľa konštrukcie tepelného čerpadla je to buď vzduch, alebo voda.
- Expanzný ventil vráti chladivo na pôvodný tlak a znova sa odparí.
- Parné, studené chladivo absorbuje teplo z okolia pomocou druhého tepelného výmenníka.
Vedel si? Chladničky používajú rovnaký princíp ako tepelné čerpadlá. Chladivo sa odparuje a odvádza teplo z vnútra chladničky. Druhý výmenník tepla uvoľňuje teplo do okolitého vzduchu.
Čím menší je teplotný rozdiel medzi zásobníkom a interiérom, tým efektívnejšie pracuje tepelné čerpadlo.
Podľa zdroja tepla a média sú tepelné čerpadlá rozdelené do nasledujúcich kategórií:
- Tepelné čerpadlo vzduch-voda
Tento systém využíva okolité teplo na ohrev úžitkovej vody vo vykurovacom systéme. Môže byť preto pripojený k existujúcemu vykurovaciemu systému a je lacnejší ako ostatné varianty. Účinnosť však pri nízkych vonkajších teplotách značne klesá. - Tepelné čerpadlá soľanka-voda
Geotermálne tepelné čerpadlo je najefektívnejšie, pretože využíva geotermálnu energiu, ktorá je vždy k dispozícii. Potrebné sú na to buď 100 metrov hlboké geotermálne sondy alebo geotermálne kolektory. Vysoký stupeň účinnosti je vyvážený zložitým plánovaním, potrebnými povoleniami pre sondy a vysokými nákladmi. - Tepelné čerpadlo voda-voda
Tu tepelné čerpadlo odoberá teplo zo zásobníka vody. Samostatné čerpadlo na studňu poháňa vodu z hĺbky až 20 metrov na povrch. - Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch
Takýto vykurovací systém vyžaduje ventilačný systém. Tepelné čerpadlo využíva doskový výmenník tepla na prenos privádzaného vzduchu (privádzaného vzduchu) do tepla z vytekajúceho vzduchu (odvádzaného vzduchu). Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch preto nie je termodynamickým strojom v užšom slova zmysle, pretože pracuje bez chladiva. Je zvlášť vhodný pre pasívne domy.
V lete možno na chladenie použiť aj reverzibilné tepelné čerpadlo s invertorovou technológiou.
História a distribúcia v Nemecku
Solárne kolektory nie sú novým vynálezom. Aj starí Gréci sa pokúšali zamerať slnečné lúče a pomocou nich ohriali predmety. V 18. storočí prírodný vedec Horace-Benedict de Saussure zostrojil prvý slnečný kolektor. S priemyselnou revolúciou a príchodom fosílnych palív bolo využitie solárnej energie spočiatku nezaujímavé. Až po ropnej kríze v 70. rokoch sa vedci začali potýkať s konceptom solárnej tepelnej energie.
Naproti tomu vynález tepelného čerpadla bol len asi pred 100 rokmi. Prvé chladiace systémy prišli na trh v USA v 20. rokoch 20. storočia a v zime slúžili aj ako tepelné čerpadlá. Švajčiarsko bolo priekopníkom v Európe. Už koncom 30. rokov tam verejné priestory vykurovali tepelné čerpadlá alebo hybridné systémy.
Odkedy sa úspora oxidu uhličitého presunula do ťažiska politiky, rozšírili sa hybridné vykurovacie systémy aj v tejto krajine vďaka vládnym dotáciám. V roku 2000 malo tepelné čerpadlo menej ako jedno percento nových budov v Nemecku. V roku 2018 to bolo už 41 percent. Spolu so Švédskom, Dánskom a Rakúskom vedie štatistiku o výkone inštalovaných tepelných čerpadiel Nemecko.
Požiadavky na inštaláciu hybridného vykurovania
V závislosti od technológie a konfigurácie vášho hybridného kúrenia by ste mali vziať do úvahy potrebné požiadavky.
Požiadavky na tepelné čerpadlo
Ak chcete kombinovať hybridné vykurovanie s tepelným čerpadlom voda-voda, potrebujete kvalitnú podzemnú vodu v hĺbke najviac 20 metrov. Ak je voda príliš silno znečistená pevnými látkami alebo železom, bude to mať negatívny vplyv na životnosť vášho tepelného čerpadla. Ak je nádrž na vodu príliš hlboká, vŕtanie je príliš drahé. Pred vŕtaním musíte navyše predložiť povolenie od Dolného úradu pre vodu.
Podobné požiadavky existujú aj pre tepelné čerpadlo soľanka-voda. Pre variant s geotermálnymi sondami potrebujete povolenie od miestneho banského úradu a spodného vodného úradu, ak môžete pri vŕtaní naraziť na podzemnú vodu. V oblastiach ochrany pitnej vody nie je povolené povolenie. Ak sa rozhodnete pre geotermálne kolektory, inštalácia je menej byrokratická, potrebujete však veľa priestoru. Ako základné pravidlo by ste mali obytný priestor vynásobiť dvoma.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch je typ klimatizačného systému, ktorý poskytuje v lete sviežosť a v zime teplo. Princíp však funguje iba vo vzduchotesných budovách, ako sú nízkoenergetické domy. V starých budovách sú tepelné straty obvodovým plášťom budovy príliš vysoké, takže prevádzka sa neoplatí.
Bez ohľadu na technológiu je tepelné čerpadlo hospodárne, iba ak je teplota na výstupe vykurovacieho systému nižšia ako 45 stupňov Celzia. Čím väčší je teplotný rozdiel medzi vonkajším vzduchom alebo zásobníkom a vykurovacou vodou, tým horšia je jeho účinnosť. Pre prevádzku tepelného čerpadla sú ideálne podlahové kúrenie a ďalšie systémy povrchového kúrenia.
Požiadavky na solárnu tepelnú energiu
Pre hybridné vykurovanie so solárnym systémom potrebujete predovšetkým vhodnú plochu na streche obrátenú na juh, juhovýchod alebo juhozápad. Ak využívate slnečné teplo na vykurovanie, mali by ste vypočítať asi 16 metrov štvorcových pre rodinný dom so štyrmi ľuďmi. Presný potrebný priestor však závisí aj od ďalších faktorov, ako sú tepelné straty v dome a vykurovacom systéme. Mini fotovoltaické systémy sú vhodné aj na menšie strechy alebo na osadenie na balkóny a terasy.
Výroba elektriny pomocou slnka pomocou solárneho systému - pre seba i pre ostatných - je stopercentne ekologická.
Podporný vykurovací systém
Výber optimálneho vykurovacieho systému poháňaného palivom v kombinácii s tepelným čerpadlom alebo solárnym systémom pre hybridné vykurovanie závisí tiež od niekoľkých kritérií. Napríklad pre systém vykurovania peletami potrebujete miestnosť na uskladnenie peliet. Plynové kondenzačné vykurovanie je priestorovo úspornejšie, ale rovnako ako diaľkové vykurovanie musí byť možné pripojenie k miestnej sieti. Na ohrev oleja je potrebná nádrž.
Tip: Porovnajte účinnosť, požiadavky a náklady na hybridné vykurovanie na prvý pohľad s inými typmi vykurovania.
Účinnosť a výhody hybridného vykurovania
Hybridné kúrenie funguje mimoriadne efektívne a ekonomicky. Palivové vykurovanie sa používa iba vtedy, keď solárny systém alebo tepelné čerpadlo neposkytujú dostatok tepla. Vďaka dobre naplánovanému hybridnému vykurovaciemu systému môžete ušetriť až 40 percent svojich nákladov na vykurovanie.
Ďalším dôvodom hybridného vykurovania je väčšia nezávislosť od fosílnych palív. Je pravda, že v našom klimatickom pásme nie je možné úplne upustiť od vykurovania pomocou paliva. Môžete však pokryť časť svojich požiadaviek na vykurovanie obnoviteľnými energiami a sú menej ovplyvnení cenovými výkyvmi na trhu s energiou. Hybridný vykurovací systém v konečnom dôsledku šetrí emisie CO 2 . Z tohto dôvodu štát zmenu odmeňuje.
Účinnosť tepelného čerpadla
Výrobcovia tepelných čerpadiel uvádzajú účinnosť systémov v ročných výkonových faktoroch (JAZ). Zjednodušene povedané, ročný výkonový faktor vyjadruje vzťah medzi energiou použitou na prevádzku kompresora (elektrina) a poskytnutým využiteľným teplom. Ročný výkonový faktor 4 znamená, že 100 kilowatthodín elektriny vyprodukuje 400 kilowatthodín tepla.
Ročný výkonový faktor je teda mierou účinnosti tepelného čerpadla. Najlepšie si tu vedú tepelné čerpadlá voda-voda s priemerným ročným koeficientom výkonu 5. Tepelné čerpadlá soľanka-voda s geotermálnymi sondami sú blízko 4 až 4,5. Na druhej strane tepelné čerpadlá vzduch - voda majú zvyčajne ročný výkonový koeficient 3,5.
Účinnosť vykurovania drevom
Moderné vykurovacie systémy na drevo predstavujú ekologickú alternatívu k doplneniu solárneho systému alebo tepelného čerpadla. Okrem klasických kachlí na drevo sú k dispozícii aj splynovače dreva, kúrenie na pelety alebo drevnú štiepku.
Táto kachle na pelety v klasickom dizajne sú vysoké iba 80 cm a už majú odvod dymu.
Účinnosť solárneho ohrevu
Solárny tepelný systém poskytuje v priemere 30 až 35 percent požadovanej vykurovacej energie. Najefektívnejšie funguje na jar a na jeseň, keď je ešte veľa hodín slnečného svitu.
Na výkon solárneho ohrevu majú vplyv parametre ako sklon a orientácia strechy, ako aj geografické umiestnenie. Rozhodujúca je aj technológia systému. Ak využívate solárny systém na vykurovanie, oplatí sa preto investovať do drahších, ale účinnejších vákuových kolektorov.
Účinnosť ohrevu nafty a plynu
Vďaka kondenzačnej technológii sú moderné vykurovacie systémy na olej a plyn obzvlášť energeticky úsporné a dosahujú účinnosť 90% a viac. Na rozdiel od bežných kotlov využívajú kondenzačné kotly teplo z kondenzačných spalín, ktoré inak unikajú komínom. Najmä zemný plyn sa v kombinácii s kondenzačným kotlom považuje za palivo s nízkymi emisiami CO 2 .
Olejové vykurovacie systémy s kondenzačnou technológiou je možné inštalovať ešte do konca roku 2025. Všetky štátne dotácie sa však skončili 31. decembra 2019. Moderné systémy sa stále môžu vyplatiť ako súčasť hybridného vykurovacieho systému.
Hybridné náklady na vykurovanie
Kúpna cena a náklady na inštaláciu hybridného ohrievača závisia od zvoleného variantu a vašich požiadaviek na vykurovanie. Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad priemerných nákladov na nákup, vývoj a údržbu systému v rodinnom dome. Okrem týchto výdavkov musíte brať do úvahy aj výdavky na palivo (olej, plyn alebo drevo) alebo na diaľkové kúrenie.
|
Typ kúrenia |
obstarávacia cena |
Náklady na vývoj |
Priemerné |
|---|---|---|---|
|
Solárny tepelný systém |
okolo 6 000 eur |
1 500 až 3 000 eur |
150 až 250 eur |
|
|
5 000 až 10 000 eur |
2 000 až 6 000 eur |
50 až 100 eur |
|
|
4 000 až 10 000 eur |
500 až 2 000 eur |
50 až 100 eur |
|
|
6 000 až 12 000 eur |
Od 4 000 eur |
50 až 100 eur |
|
|
8 000 až 12 000 eur |
Od 7 000 eur |
50 až 100 eur |
|
|
8 000 až 12 000 eur |
Od 3 500 eur |
50 až 100 eur |
|
Olejové kondenzačné kúrenie |
6 000 až 9 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
150 až 250 eur |
|
Plynové kondenzačné kúrenie |
3 000 až 6 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
100 až 250 eur |
|
Vykurovanie peletami |
10 000 až 15 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
150 až 250 eur |
|
Bloková tepelná elektráreň |
Od 15 000 eur |
Od 5 000 eur |
350 až 500 eur |
Právne predpisy a dotácie
Od 1. januára 2020 Spolkový úrad pre ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA) propaguje solárne tepelné systémy v nových aj existujúcich budovách s až 30 percentami obstarávacích nákladov ako súčasť klimatického balíka do roku 2020. Predpokladom je vypočítaný výnos minimálne 525 kilowatthodín na meter štvorcový za rok, dostatočná zberná plocha a vyrovnávacia nádrž s dostatočnou kapacitou.
Ak inštalujete hybridný vykurovací systém s kombináciou tepelného čerpadla a plynu, získate tiež dotáciu až do výšky 30 percent z kúpnej ceny vrátane nákladov na inštaláciu a uvedenie do prevádzky. Ak vymieňate olejový ohrievač za hybridný ohrievač, bonus BAFA sa zvyšuje až na 40 percent vzniknutých nákladov.
