S tepelným čerpadlem můžete přímo využívat geotermální energii nebo energii ve spodní vodě a ve vzduchu. V budoucnu by tepelné čerpadlo mohlo zcela nahradit konvenční vytápění. Jak ale funguje technologie tepelného čerpadla? Vysvětlujeme to.
Tepelná čerpadla ve skutečnosti fungují jako obrácená chladnička: zatímco chladnička vede teplo z interiéru ven, tepelné čerpadlo nasává energii ze vzduchu, země nebo vody, přivádí ji na použitelnou úroveň energie a dodává ji do topného okruhu.
U topných systémů s tepelným čerpadlem pochází 75 procent energie z prostředí. Pouze pohon vyžaduje elektrickou energii. Díky využití bezplatného okolního tepla a nízké spotřebě energie se tepelná čerpadla po několika letech vyplatí. Tepelné čerpadlo má navíc velmi pozitivní ekologické hodnocení díky vysokému podílu obnovitelného tepla pro životní prostředí.
Účinnost tepelných čerpadel
Dobrých 75 procent použité energie pochází z okolí, zatímco tepelné čerpadlo odebírá zbývající čtvrtinu energie pohonu z elektrické sítě. Kolik elektřiny skutečně potřebuje, závisí na rozdílu teplot mezi zdrojem tepla a topnou a užitkovou vodou. Čím menší je rozdíl, tím účinnější je čerpadlo. Funguje obzvláště dobře v kombinaci se systémy povrchového vytápění, které pracují při nízké teplotě.
Pro účinnost tepelného čerpadla je rozhodující roční výkonový faktor (JAZ). Udává vztah mezi poskytnutým teplem a množstvím použité elektřiny. Aby se vyšší pořizovací náklady tepelných čerpadel ve srovnání s kondenzačními kotli vůbec vyplatily, měl by být JAZ tepelného čerpadla vyšší než 2,6. Čím vyšší číslo, tím lépe: čerpadla s JAZ 3,5 jsou ekologicky efektivní. To znamená, že jedna kilowatthodina (kWh) elektřiny a 2,5 kWh tepla z prostředí produkují 3,5 kWh tepla pro vytápění a užitkovou vodu. Roční údaje o výkonnosti mezi 2,3 a 3,9 jsou realistické. Při instalaci tepelného čerpadla si nechejte nainstalovat měřič tepla, abyste si mohli roční výpočet činitele výkonu vypočítat sami. Monovalentní tepelná čerpadla zásobují Váš web-Best-Home.net sám.Pokud existuje druhý zdroj tepla nebo elektrická topná tyč, která podporuje čerpadlo během svateb, mluvíme o bivalentních systémech.
Místo použití ovlivňuje typ tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo může absorbovat energii ze země, vzduchu a vody. V případě systému skladování ledu se všechny tři zdroje tepla dokonce používají k výrobě energie.
Tepelné čerpadlo vzduch-voda je ve srovnání s jinými tepelnými čerpadly nejlevnější, ale nabízí i další výhody: Rychlá instalace, malá spotřeba místa a možnost instalace kdykoli bez oficiálního schválení.
Tepelné čerpadlo země / voda pracuje velmi efektivně díky vysokým výstupním teplotám, které jsou neustále rozloženy po celý rok a generují vyšší částky financování. Energii zde lze získat dvěma způsoby - pomocí geotermálních sond nebo geotermálních kolektorů. Výroba energie pomocí sond má oproti kolektorům tu výhodu, že nevyžadují mnoho místa a lze je použít k chlazení v létě. Geotermální kolektory jsou naproti tomu položeny pod horní vrstvu, téměř jako podlahové vytápění, a proto vyžadují více prostoru. Ideální jsou zde domy se zahradou. Trochu více prostoru je třeba naplánovat také pro sklad ledu, protože se skládá z cisterny asi čtyři metry pod povrchem. Výhodou skladu ledu je, že i zmrzlá voda stále dodává energii.
U topných systémů s tepelným čerpadlem pochází 75 procent energie z prostředí.
Energie z ledu
Zásobník ledu může čerpat volnou energii ze země, vzduchu a vody. Nejdůležitější je však ledová banka. K montáži není nutné povolení. Ledová banka se skládá z betonové nádrže naplněné vodou, která je pohřbena v zemi. V nádrži jsou velké spirály z trubek. Pokládají se tak, aby voda mohla zmrznout naruby a dělí se na extrakční výměníky tepla a regenerační výměníky tepla. Extrakční výměníky tepla extrahují energii z vody a směřují ji do tepelného čerpadla. Zde je energie stlačena a poté dodávána do topného okruhu. Díky energii vydávané vodou postupně mrzne. Nyní vstupují do hry regenerační výměníky tepla. Znovu zásobují cisternu teplem a voda opět taje.Cisterna využívá také další funkce k rychlejšímu rozmrazování: Využívá teplo okolní země. Jakmile se voda v nádrži znovu zkapalní, může celý proces začít znovu.
Zvláštnost skladu ledu spočívá nejen v opakování absorpce a výkonu energie, ale ve využití tzv. Krystalizační energie. Když se změní fyzický stav - kapalná voda na led - uvolní se tolik energie, kolik je nutné k ohřátí jednoho litru vody na 80 stupňů Celsia.
Geotermální energie prostřednictvím geotermálních sond
Pravděpodobně největší výhodou geotermálních sond je jejich velmi malá stopa. Sonda má průměr, který je stěží větší než průměr CD. Musíte jen naplánovat určitý prostor pro vrtání, protože velká vrtací vozidla se používají k vrtání energie hluboké deset metrů. Po zjištění energie se do vyvrtaných otvorů vloží dvojité U-trubky z plastu a utěsní se speciálním betonem. Mrazuvzdorná kapalina zvaná solanka cirkuluje v těchto trubkách pomocí oběhového čerpadla. Solanka absorbuje energii uloženou v zemi a přenáší ji do geotermálního tepelného čerpadla. Stav agregace se mění na plynný pomocí výparníku. Prostřednictvím kompresního procesu je nyní plyn stlačován tak dlouho, jak dlouhodokud nedosáhne teploty potřebné k provozu topného systému. Nyní se plyn zkapalňuje a uvolňuje se do topného okruhu. Sonda poskytuje průměrně 30 až 50 wattů na metr hloubky.
Náklady na vývoj: přibližně 7 000 EUR
tepelné čerpadlo: v průměru 8 000
EUR náklady na elektřinu ročně: 400 EUR
JAZ: 3,82
Geotermální energie prostřednictvím geotermálních kolektorů
Geotermální kolektory jsou dobrou náhradou za geotermální sondy, protože nevyžadují oficiální schválení. Jsou také odolné a lze je kombinovat se solární tepelnou energií. Geotermální kolektory jsou ploché systémy využívající geotermální energii, které jsou položeny pod zemským povrchem v hloubce jednoho až dvou metrů - v závislosti na regionu a linii mrazu. Existují spirálové kolektory, povrchové kolektory, příkopové kolektory a geotermální koše. Skládají se z plastových trubek o tloušťce dva až čtyři centimetry, v závislosti na povaze půdy, hloubce pokládky a požadavcích na vytápění. Solanka také cirkuluje v geotermálních kolektorech, které absorbují energii ze Země a přenášejí ji do tepelného čerpadla pro kompresi. Geotermální kolektor dodává 10 až 25 wattů na metr čtvereční.
Náklady na vývoj: přibližně 3 000 eur (za samořízené zemní práce)
Tepelné čerpadlo: průměrně 8 000 eur
náklady na elektřinu za rok: 450 eur
JAZ: 3,82
Energie z vody
Podzemní voda má po celý rok teplotu deseti stupňů Celsia z hloubky deseti metrů, a lze ji proto použít jako zdroj energie pro tepelné čerpadlo. Bohužel není možné tento zdroj energie využít všude, protože spodní voda není vždy k dispozici ve vhodné kvalitě - příliš mnoho železa nebo manganu - a v hojném množství. Informace o tom můžete získat od příslušného vodohospodářského úřadu, dodavatele elektřiny nebo prostřednictvím rozboru vody. K provozu tepelného čerpadla jsou zapotřebí dvě studny. Tzv. Výdejní studna, která transportuje vodu nahoru, a absorpční studna, která přivádí vodu zpět. Tyto studny by měly být vykopány ve vzdálenosti deseti metrů a podle úřadů by měly být ve stejné hloubce.Tepelné čerpadlo provozované studnou dodává deset kilowattů elektřiny se dvěma metry krychlovými vody.
Náklady na vývoj: přibližně 5 000 EUR
Tepelné čerpadlo: přibližně 8 000 EUR
Náklady na elektřinu za rok: 360 EUR
Roční výkonnostní faktor (JAZ): 4,25
Energie ze vzduchu
Dobré na vzduchu je, že je vždy a zdarma. Pořizovací náklady na tepelné čerpadlo vzduch-voda jsou nízké a není vyžadováno žádné povolení. Energetický výnos je nižší než u alternativ. K výrobě deseti kilowattů elektřiny potřebujete 4 000 metrů krychlových vzduchu za hodinu. V létě můžete k chlazení domu použít tepelné čerpadlo vzduch-voda. Potřebujete však druhý topný systém, který zaručí dodávku tepla i při nízké venkovní teplotě. Během provozu ventilátor nasává vzduch z prostředí a předává ho do výparníku. Zde se stlačuje, dokud není dosaženo požadované teploty pro ohřev nebo ohřev vody.
Náklady na vývoj: přibližně 250 eur.
Tepelné čerpadlo: v průměru 10 000 eur
Náklady na elektřinu za rok: 600 eur
JAZ: 3,32
Podzemní voda má po celý rok z hloubky deseti metrů teplotu deset stupňů Celsia.
„Horký vzduch“ je cizí slovo
Nejlevnější ze všech tepelných čerpadel jsou tepelná čerpadla se vzduchem. Zařízení jsou technicky vyspělá, snadno se instalují, a proto se stávají zajímavými pro stále více majitelů domů. Vzduchová tepelná čerpadla získávají na popularitě jako systémy vytápění a pro přípravu teplé vody v rodinných domech. A to jak při stavbě nových domů, tak při modernizaci topných systémů. Vzduchové tepelné čerpadlo je nyní nejprodávanějším systémem tepelných čerpadel v Německu. Jaké je však tajemství úspěchu tepelných čerpadel se vzduchovým zdrojem? Co mohou tato zařízení dělat? Co stojí A jaké pokyny mají majitelé domů při nákupu tepelného čerpadla se vzduchem? Těmto základním otázkám se chceme věnovat níže.
Potenciál tepelných čerpadel se zdrojem vzduchu
Vzduchová tepelná čerpadla jsou k dispozici v různých provedeních. V takzvané monoblokové konstrukci lze zařízení umístit buď venku na zahradě, nebo uvnitř v suterénu v rohu domu. Alternativně existují tepelná čerpadla s děleným vzduchem (rozdělená tepelná čerpadla), ve kterých je jedna část zařízení umístěna ve sklepě nebo technické místnosti a druhá část venku, obvykle přímo na zdi. Tato zařízení jsou podstatně levnější než monobloková zařízení, což může vysvětlovat jejich velkou popularitu a silný růst v nedávné minulosti.
Zatřetí, tepelná čerpadla na užitkovou vodu spadají do kategorie vzduchových tepelných čerpadel. Tato zařízení však nelze použít pro správné vytápění; ohřívají pouze vodu do kuchyně a koupelny. K vytápění se nadále používá tradiční ústřední topení, jako je plyn nebo nafta. Nevyužité odpadní teplo z těchto kotlů a jiných elektrických spotřebičů pro domácnost, jako jsou pračky nebo mrazničky, je zachyceno tepelným čerpadlem užitkové vody pomocí odpadního vzduchu a ohřívá tak pitnou vodu. Najde si své místo v kotelně nebo technické místnosti a je praktickým příkladem toho, jak lze zvýšit energetickou účinnost v domácnosti.
Všechny tři zařízení mají společné to, že odebírají teplo z okolního vzduchu a uvolňují ho do vody, která je uchovávána v akumulační nádrži na pitnou vodu, akumulační nádrži nebo kombinovaném akumulačním zásobníku pro vytápění a pitnou vodu. Monoblokové a dělené jednotky odebírají teplo z venkovního vzduchu, zatímco domácí vodní jednotky odebírají teplo ze vzduchu v místnosti. Proto se tepelná čerpadla vzduchem přísně nazývají tepelná čerpadla vzduch / voda (zdroj tepla / teplonosné médium). Alternativně existují také tepelná čerpadla vzduch-vzduch, která emitují energii obsaženou ve venkovním vzduchu přímo do vzduchu v místnosti. Tato zařízení se používají v nízkoenergetických a pasivních domech, ale dosud nebyla zahrnuta do statistik Federální asociace.
Topný výkon vzduchových tepelných čerpadel
Pokud vzduchové tepelné čerpadlo odebírá teplo z venkovního vzduchu k vytápění, vyvstává otázka, jak lze v zimě při mínusových teplotách použít k vytápění ledově studený vzduch. To je způsobeno skutečností, že z fyzikálního hlediska neexistuje nic jako „studený“, ale pouze teplotní rozdíly založené na absolutní nule (-273,15 ° C / 0 Kelvinů). Pomocí energie z okolního vzduchu odpařuje vzduchové tepelné čerpadlo chladivo s bodem varu pod -10 ° C. Proto jsou i minus stupně dostatečné k odpaření tohoto chladiva a jeho ohřevu v zimě vzduchovým tepelným čerpadlem. Pokud venkovní teplota klesne pod bod varu, zapne se elektrické topné těleso.
Plynné chladivo je poté stlačeno kompresorem a přivedeno na vyšší teplotní úroveň (čerpáno). To vyžaduje elektřinu, která bude v následujících případech hrát ústřední roli. Získané teplo se přenáší do vody prostřednictvím tepelného výměníku. Plyn opět zkapalňuje, je uvolněný a cyklus začíná znovu.
S tímto technickým principem dosahují vzduchová tepelná čerpadla topného výkonu až 20 kW (špička až přibližně 50 kW) a výstupní teploty až přibližně 60 ° C, což je dostatečné pro rodinný dům. Pravidlem je jedno, že vzduchové tepelné čerpadlo musí cirkulovat kolem 400 metrů krychlových vzduchu za hodinu na jeden kW. Topný výkon vzduchového tepelného čerpadla závisí na tom, jak „studený“ je zdroj tepla (venkovní vzduch) a jak „teplý“ má být teplonosný prostředek (voda pro vytápění, kuchyň a koupelnu). Zde vstupuje do hry výše zmíněný proud. Čím větší je tento teplotní rozdíl (zdvih), tím více elektřiny spotřebuje kompresor vzduchového tepelného čerpadla, aby stlačil teplo získané z prostředí na požadovanou teplotní úroveň.Topný výkon vzduchových tepelných čerpadel je proto specifikován v souladu s EN 14511 v poměru 2 ° C teplota vzduchu k 35 ° C výstupní teplota.
Takzvaná hodnota COP (Coefficient of Performance) ukazuje, kolik elektřiny jednotka tepelného čerpadla spotřebuje. Pro majitele domů je to velmi dobrá srovnávací hodnota výkonu různých zařízení a výrobců. To je přibližně mezi 3,0 a 4,4 mezi výrobci a zařízeními a je také uvedeno v teplotním poměru 2 ° C teplota vzduchu k 35 ° C výstupní teplota. Čím vyšší je hodnota COP, tím efektivnější je tepelné čerpadlo vzduch. Hodnota COP 3,7 s tepelným výkonem 9,5 kW znamená, že tepelné čerpadlo vzduchového zdroje z 1 dílu elektřiny (2,56 kW) a 2,7 dílu energie prostředí (6,94 kW) 3,7 dílu tepelného výkonu (9, 50kW).
Hodnota COP se měří za laboratorních podmínek a odráží pouze výkon jednotky tepelného čerpadla. V praxi tepelná čerpadla se vzduchovým zdrojem dosahují poněkud nižších hodnot. Skutečná účinnost v každodenním provozu se proto udává jako roční výkonový faktor (JAZ). Dlouhodobý test společnosti Fraunhofer ISE ukázal, že vzduchová tepelná čerpadla dosahují JAZ 2,9 v nových budovách a JAZ 2,6 ve stávajících budovách.
Pro majitele domů tato hra s čísly představuje výzvu k udržení teploty na výstupu v domě na co nejnižší úrovni. Úspora energie umožňuje například použití nízkoteplotních radiátorů, podlahového vytápění nebo velkoplošných radiátorů i dobrou tepelnou izolaci domu.
Majitelé domů mohou poněkud zmírnit pořizovací náklady na tepelné čerpadlo se zdrojem vzduchu pomocí financování od Federálního úřadu pro ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA).
Náklady na tepelná čerpadla se zdrojem vzduchu
Cenové rozpětí tepelných čerpadel se zdrojem vzduchu je obrovské, v závislosti na konstrukci a topné kapacitě zařízení a na tom, jak může být zařízení umístěno na místě. Pro vaši první orientaci jsme sestavili ceny zařízení dvou hlavních německých výrobců tepelných čerpadel vzduchových zdrojů z jejich aktuálních ceníků.
- Tepelná čerpadla pro užitkovou vodu: 2 500 - 3 100 EUR
- Splitová tepelná čerpadla od 3 kW do 13 kW: 4 000 - 9 000 EUR
- Tepelná čerpadla vzduch / voda pro vnitřní
instalaci : - do 12 kW: 8 500 EUR - 11 000 EUR
- 12 kW do 18 kW: 12 000 EUR - 16 000 EUR - Tepelná čerpadla vzduch / voda pro venkovní
instalaci : - do 10 kW: 7 000 EUR až 11 000 EUR
- kompletní balíček do 10 kW včetně teplé vody a akumulačního zásobníku: 12 000 EUR -
16 000 EUR - - 10 až 18 kW: 12 000 EUR - 25 000 EUR
Konečně závaznou nabídku včetně nákladů na instalaci a veškerého příslušenství může předložit pouze odborná společnost po kontrole na místě, ale pro rychlé srovnání můžete použít také následující kalkulačky tepelných čerpadel. Například samotné vedení chladiva pro rozdělená tepelná čerpadla stojí kolem 500 eur na 25 metrů. Majitelé domů mohou uzavřít speciální tarify za elektřinu od místního základního dodavatele.
Kalkulačka tepelného čerpadla
Dotace na tepelné čerpadlo vzduch
Majitelé domů mohou zmírnit pořizovací náklady na tepelné čerpadlo se zdrojem vzduchu financováním z Federálního úřadu pro ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA). Základní grant je nejméně 1 500 eur. Od 1. ledna 2018 je třeba žádat o financování před provedením opatření, ne až poté. Předpokladem však je, aby se tepelné čerpadlo vzduch používalo k vytápění a přípravě teplé vody, nejen k přípravě vody. Z financování jsou rovněž vyloučena tepelná čerpadla vzduch / vzduch. Společnost BAFA na svých webových stránkách sestavila seznam všech tepelných čerpadel se vzduchovým zdrojem způsobilých k financování.
Federální vláda dotuje instalaci účinných tepelných čerpadel. U systémů v nových budovách klient obdrží deset eur za každý vytápěný čtvereční metr obytného prostoru až do horní hranice 2 000 eur. Na přestavbu starých topných systémů na tepelná čerpadla připadá dokonce 20 eur na metr čtvereční obytného prostoru, maximálně však 3 000 eur.
Pečeť schválení pro tepelná čerpadla se zdrojem vzduchu
Jako poslední tip by se stavitelé měli držet dvou pečetí schválení, pokud mají zájem o tepelné čerpadlo se zdrojem vzduchu: Pečeť schválení EHPA Evropské asociace tepelných čerpadel definuje jednotné standardy kvality pro výrobce tepelných čerpadel. Certifikace EUCERT od stejného sdružení identifikuje osoby, které instalují tepelné čerpadlo s certifikací EU.