Hybridní vytápění kombinuje obnovitelné energie s fosilními palivy. Vzhledem k jejich pozitivní ekologické rovnováze stát dotuje solární systémy i tepelná čerpadla. Jaké další výhody má hybridní topení?
Hybridní vytápění: nejdůležitější věci na první pohled
- Hybridní topný systém kombinuje topný systém z obnovitelných energií s palivovým topným systémem. Tepelné čerpadlo nebo solární systém spolupracují s druhým, v případě potřeby podporují topný systém, takže i v zimě je k dispozici dostatek tepla.
- Jako podpůrné topení je možné plynové, naftové nebo dřevěné vytápění, kombinovaná výroba tepla a elektřiny nebo dálkové vytápění.
- Jak teplo ze solárního systému / tepelného čerpadla, tak teplo z palivového topného systému využívá k ohřevu topné vody ve vyrovnávacím zásobníku tepelný výměník. To znamená, že energie není ztracena, pokud není okamžitě potřebná.
- U solárního systému potřebujete dostatečně velkou a ideálně na jih orientovanou plochu střechy. Pro ziskovost tepelného čerpadla je naopak rozhodující nízká teplota na vstupu do topení.
- Financování: V rámci klimatického balíčku do roku 2020 dotuje stát nákup hybridního vytápění.
Co je hybridní ohřívač?
Hybridní vytápění kombinuje konvenční palivovou technologii s fotovoltaikou nebo tepelným čerpadlem. Palivový částečný systém hybridního vytápění zajišťuje dostatek energie, zejména v pozdních zimních měsících. Používají se olejové topné systémy, plynové topné systémy, krbová kamna nebo topné systémy na pelety.
Hybridní vytápění proto může využívat několik topných systémů a využívá výhod obou systémů. Nejudržitelnější systém, tj. Solární systém nebo tepelné čerpadlo, má vždy přednost. Pokud regenerativní topný systém již nefunguje optimálně, převezme topení ovládané palivem. V závislosti na konstrukci systémy dodávají teplo do akumulačního zásobníku paralelně nebo pracují pouze odděleně od sebe.
Vyrovnávací zásobníky lze kombinovat se solárními tepelnými systémy, tepelnými čerpadly a palivovými topnými systémy.
Kromě zde uvedených možností jsou možné i jiné kombinace, které dokonce zahrnují až tři typy vytápění. Například můžete provozovat tepelné čerpadlo na elektřinu z vašeho fotovoltaického systému a také mít připravený plynový ohřívač jako podporu.
Takzvané systémy pro přeměnu energie na teplo, které přeměňují přebytečnou elektřinu z fotovoltaického systému na teplo, nejsou v Německu dosud příliš rozšířené. Díky současné debatě o klimatu budou pravděpodobně hrát v budoucnu větší roli.
Příklady hybridního vytápění
V následující tabulce jsou uvedeny možnosti dostupné pro hybridní vytápění. V následujících částech najdete popis příslušných technologií.
|
Regenerativní topný systém |
Podpůrný topný systém |
|---|---|
|
Solární termální |
Plynové topení |
|
Tepelné čerpadlo |
Topení olejem |
|
Krb |
|
|
Vytápění peletami |
|
|
Bloková tepelná elektrárna |
|
|
Dálkové vytápění |
Regenerativní topný systém: solární
U solární tepelné energie využíváte sluneční energii k ohřevu vody. Solární systém obsahuje následující komponenty:
- Solární kolektory
Solární kolektory se skládají z plochých nebo trubicových kolektorů s absorpční vrstvou, která absorbuje sluneční energii obzvláště efektivně. Ploché kolektory jsou čtvercové panely s vrstvou ochranného skla. V trubicových kolektorech je naproti tomu mezi absorbérem a sklem vakuum. V obou případech jsou pod vrstvou absorbéru trubky. Obsahují směs vody a nemrznoucí směsi. Teplo slunce ohřívá tuto kapalinu až na 95 stupňů Celsia. - Výměníky tepla
Přenášejí teplo ze solární kapaliny na topnou vodu nebo na užitkovou vodu. V závislosti na systému jsou to buď spirálovité trubky integrované do zásobníku (vnitřní výměníky tepla), nebo deskové výměníky tepla, které jsou umístěny venku (externí výměníky tepla). - Akumulační
akumulační zásobník je nedílnou součástí každého solárního tepelného systému, kde médium voda několik dní uchovává dodávané teplo a v případě potřeby jej poskytuje. V rodinném domě obsahuje akumulační nádrž obvykle 400 až 1 000 litrů vody. - Cirkulační čerpadlo Cirkulační čerpadlo
poháněné elektřinou pohybuje solární kapalinou po okruhu. Pokud je akumulační nádrž plná nebo není k dispozici žádné teplo, nebude to fungovat.
Takto funguje solární termostat.
Rekuperační topný systém: tepelná čerpadla
Tepelné čerpadlo je termodynamický stroj. Využívá vlastnost některých plynů k odpařování i při nízkých teplotách. Takzvané chladivo absorbuje teplo z prostředí (nádrže) a uvolňuje ho na vyšší úrovni uvnitř domu. Proces se skládá ze čtyř kroků:
- Kompresor stlačuje chladivo na vysoký tlak. Chladivo se zahřívá, ale zůstává plynné.
- Chladivo přenáší své teplo do tepelného výměníku a zkapalňuje. Výměník tepla zase ohřívá médium. V závislosti na konstrukci tepelného čerpadla se jedná o vzduch nebo vodu.
- Pomocí expanzního ventilu se chladivo vrátí na původní tlak a znovu se odpaří.
- Parní, studené chladivo absorbuje teplo z okolí pomocí druhého tepelného výměníku.
Věděl jsi? Chladničky používají stejný princip jako tepelná čerpadla. Chladivo se odpařuje a odvádí teplo z vnitřku chladničky. Druhý výměník tepla uvolňuje teplo do okolního vzduchu.
Čím menší je teplotní rozdíl mezi zásobníkem a vnitřkem, tím efektivněji pracuje tepelné čerpadlo.
V závislosti na zdroji tepla a médiu jsou tepelná čerpadla rozdělena do následujících kategorií:
- Tepelné čerpadlo vzduch-voda
Tento systém využívá okolní teplo k ohřevu užitkové vody v topném systému. Lze jej proto připojit ke stávajícímu topnému systému a je levnější než ostatní varianty. Účinnost však při nízkých venkovních teplotách výrazně klesá. - Tepelná čerpadla země - voda
Geotermální tepelné čerpadlo je nejúčinnější, protože využívá geotermální energii, která je vždy k dispozici. K tomu jsou zapotřebí buď 100 metrů hluboké geotermální sondy, nebo geotermální kolektory. Vysoký stupeň účinnosti je vyvážen komplexním plánováním, potřebnými povoleními pro sondy a vysokými náklady. - Tepelné čerpadlo voda-voda
Zde tepelné čerpadlo odebírá teplo ze zásobníku vody. Samostatné čerpadlo na studnu pohání vodu z hloubky až 20 metrů na povrch. - Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch
Takový topný systém vyžaduje ventilační systém. Tepelné čerpadlo využívá deskový výměník tepla k přenosu přiváděného vzduchu (přiváděného vzduchu) na teplo ze vzduchu proudícího ven (odváděného vzduchu). Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch proto není termodynamický stroj v pravém slova smyslu, protože pracuje bez chladiva. Je vhodný zejména pro pasivní domy.
V létě lze pro chlazení použít také reverzibilní tepelné čerpadlo s invertorovou technologií.
Historie a distribuce v Německu
Sluneční kolektory nejsou novým vynálezem. Dokonce i staří Řekové se snažili soustředit sluneční paprsky a použít je k ohřívání předmětů. V 18. století postavil přírodní vědec Horace-Benedict de Saussure první sluneční kolektor. S průmyslovou revolucí a nástupem fosilních paliv bylo využití sluneční energie zpočátku nezajímavé. Teprve po ropné krizi v 70. letech se vědci začali potýkat s konceptem solární tepelné energie.
Naproti tomu vynález tepelného čerpadla byl teprve před asi 100 lety. První chladicí systémy přišly na trh v USA ve 20. letech 20. století a v zimě sloužily také jako tepelná čerpadla. Švýcarsko bylo průkopníkem v Evropě. Již koncem třicátých let tam veřejná prostranství vytápěla tepelná čerpadla nebo hybridní systémy.
Od té doby, co se úspora oxidu uhličitého přesunula do těžiště politiky, rozšířily se hybridní topné systémy také v této zemi díky vládním dotacím. V roce 2000 mělo tepelné čerpadlo méně než jedno procento nových budov v Německu. V roce 2018 to bylo již 41 procent. Spolu se Švédskem, Dánskem a Rakouskem vede Německo ve statistikách výkonu instalovaných tepelných čerpadel.
Požadavky na instalaci hybridního vytápění
V závislosti na technologii a konfiguraci hybridního vytápění byste měli zvážit nezbytné požadavky.
Požadavky na tepelné čerpadlo
Chcete-li kombinovat hybridní vytápění s tepelným čerpadlem voda-voda, potřebujete kvalitní podzemní vodu v hloubce ne více než 20 metrů. Pokud je voda příliš silně znečištěná pevnými látkami nebo železem, bude životnost vašeho tepelného čerpadla trpět. Pokud je vodní nádrž příliš hluboká, vrtání je příliš drahé. Kromě toho musíte před vrtáním předložit povolení od Dolního vodního úřadu.
Podobné požadavky existují pro tepelné čerpadlo solanka-voda. U varianty s geotermálními sondami potřebujete povolení od místního těžebního úřadu a spodního vodního úřadu, pokud byste při vrtání narazili na podzemní vodu. V oblastech ochrany pitné vody není povolení povoleno. Pokud se rozhodnete pro geotermální kolektory, bude instalace méně byrokratická, ale potřebujete hodně místa. Pravidlem je, že byste měli životní prostor vynásobit dvěma.
Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch je typ klimatizačního systému, který poskytuje v létě svěžest a v zimě teplo. Princip však funguje pouze ve vzduchotěsných budovách, jako jsou nízkoenergetické domy. Ve starých budovách jsou tepelné ztráty obvodovým pláštěm budovy příliš vysoké, takže provoz se nevyplatí.
Bez ohledu na technologii je tepelné čerpadlo hospodárné pouze tehdy, je-li výstupní teplota topného systému nižší než 45 stupňů Celsia. Čím větší je teplotní rozdíl mezi venkovním vzduchem nebo zásobníkem a topnou vodou, tím horší je jeho účinnost. Pro provoz tepelného čerpadla jsou ideální podlahové vytápění a další systémy povrchového vytápění.
Požadavky na solární tepelnou energii
U hybridního vytápění se solárním systémem potřebujete především vhodnou plochu na střeše orientované na jih, jihovýchod nebo jihozápad. Pokud používáte sluneční teplo k vytápění, měli byste vypočítat asi 16 metrů čtverečních pro rodinný dům se čtyřmi lidmi. Přesný požadovaný prostor však závisí také na dalších faktorech, jako jsou tepelné ztráty v domě a topném systému. Mini fotovoltaické systémy jsou vhodné také pro menší střechy nebo pro instalaci na balkony a terasy.
Výroba elektřiny sluneční energií solární soustavou - pro sebe i pro ostatní - je stoprocentně ekologická.
Podpůrný topný systém
Volba optimálního palivového topného systému v kombinaci s tepelným čerpadlem nebo solárním systémem pro hybridní vytápění závisí také na několika kritériích. Například pro systém vytápění peletami potřebujete místnost pro skladování pelet. Plynové kondenzační vytápění šetří místo, ale stejně jako u dálkového vytápění musí být možné připojení k místní síti. K ohřevu oleje je nutná nádrž.
Tip: Porovnejte efektivitu, požadavky a náklady hybridního vytápění na první pohled s jinými typy vytápění.
Účinnost a výhody hybridního vytápění
Hybridní vytápění funguje extrémně efektivně a ekonomicky. Palivové topení se používá pouze tehdy, když solární systém nebo tepelné čerpadlo neposkytují dostatek tepla. Díky dobře naplánovanému hybridnímu topnému systému můžete ušetřit až 40 procent svých nákladů na vytápění.
Dalším důvodem hybridního vytápění je větší nezávislost na fosilních palivech Je pravda, že v našem klimatickém pásmu není možné zcela upustit od topení na palivo. Můžete však pokrýt část svých požadavků na vytápění obnovitelnými energiemi a jsou méně ovlivňováni kolísáním cen na trhu s energií. Hybridní topný systém v konečném důsledku šetří emise CO 2 . Z tohoto důvodu stát změnu odměňuje.
Účinnost tepelného čerpadla
Výrobci tepelných čerpadel uvádějí účinnost systémů v ročních výkonnostních faktorech (JAZ). Jednoduše řečeno, roční výkonový faktor vyjadřuje vztah mezi energií použitou k provozu kompresoru (elektřina) a poskytnutým užitečným teplem. Roční faktor výkonu 4 znamená, že 100 kilowatthodin elektřiny vyprodukuje 400 kilowatthodin tepla.
Roční činitel výkonu je tedy měřítkem účinnosti tepelného čerpadla. Nejlépe si zde vedou tepelná čerpadla voda-voda s průměrným ročním výkonovým koeficientem 5. Tepelná čerpadla země / voda s geotermálními sondami jsou blízko 4 až 4,5. Na druhou stranu tepelná čerpadla vzduch-voda mají obvykle roční koeficient výkonu 3,5.
Účinnost vytápění dřeva
Moderní systémy vytápění dřevem představují ekologickou alternativu k doplnění solárního systému nebo tepelného čerpadla. Kromě klasických kamen na dřevo jsou k dispozici také zplynovače dřeva, topení na pelety nebo dřevní štěpku.
Tato kamna na pelety v klasickém designu jsou vysoká pouze 80 cm a již mají kouřový otvor.
Účinnost solárního ohřevu
Solární systém v průměru poskytuje 30 až 35 procent požadované tepelné energie. Funguje nejúčinněji na jaře a na podzim, kdy je ještě mnoho hodin slunečního svitu.
Výkon solárního ohřevu ovlivňují parametry, jako je sklon a orientace střechy, jakož i zeměpisné umístění. Rozhodující je také technologie systému. Pokud používáte solární systém k vytápění, vyplatí se proto investovat do dražších, ale efektivnějších vakuových trubicových kolektorů.
Účinnost ohřevu oleje a plynu
Díky kondenzační technologii jsou moderní topné systémy na ropu a plyn obzvláště energeticky účinné a dosahují účinnosti 90% a vyšší. Na rozdíl od konvenčních kotlů využívají kondenzační kotle teplo z kondenzačních spalin, které jinak unikají komínem. Zejména zemní plyn je považován za palivo s nízkými emisemi CO 2 v kombinaci s kondenzačním kotlem .
Olejové topné systémy s kondenzační technologií lze instalovat do konce roku 2025. Všechny státní dotace však skončily 31. prosince 2019. Moderní systémy se stále mohou vyplatit jako součást hybridního topného systému.
Hybridní náklady na vytápění
Kupní cena a náklady na instalaci hybridního ohřívače závisí na zvolené variantě a vašich požadavcích na vytápění. Následující tabulka poskytuje přehled průměrných nákladů na nákup, vývoj a údržbu systému v rodinném domě. Kromě těchto výdajů musíte vzít v úvahu také výdaje na palivo (olej, plyn nebo dřevo) nebo na dálkové vytápění.
|
Typ vytápění |
pořizovací cena |
Náklady na vývoj |
Průměrné |
|---|---|---|---|
|
Solární systém |
kolem 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 4000 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 kondenzační topení |
6 000 až 9 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
150 až 250 eur |
|
Plynové kondenzační topení |
3 000 až 6 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
100 až 250 eur |
|
Vytápění peletami |
10 000 až 15 000 eur |
1 000 až 2 500 eur |
150 až 250 eur |
|
Bloková tepelná elektrárna |
Od 15 000 eur |
Od 5 000 eur |
350 až 500 eur |
Právní předpisy a dotace
Od 1. 1. 2020 podporuje Federální úřad pro ekonomiku a kontrolu vývozu (BAFA) solární termické systémy v nových i stávajících budovách s až 30 procenty pořizovacích nákladů v rámci klimatického balíčku do roku 2020. Předpokladem je vypočítaný výnos nejméně 525 kilowatthodin na metr čtvereční za rok, dostatečná plocha kolektoru a vyrovnávací nádrž s dostatečnou kapacitou.
Pokud nainstalujete hybridní topný systém s kombinací tepelného čerpadla a plynu, získáte také dotaci až 30 procent z kupní ceny včetně nákladů na instalaci a uvedení do provozu. Pokud vyměníte olejový ohřívač za hybridní ohřívač, bonus BAFA se zvýší až na 40 procent vzniklých nákladů.
