Tepelné čerpadlo s plynovým pohonom (GHP) je kompresorové tepelné čerpadlo poháňané spaľovacím motorom. GHP využíva obnoviteľnú energiu vzduchu + primárnu energiu (zemný plyn alebo LPG plyn) na zabezpečenie vykurovania, chladenia a prípravy teplej vody. GHP je moderným tepelným zdrojom využívajúcim obnoviteľnú energiu. Pracujú v systéme vzduch/voda. Na pohon kompresorov je využívaný spaľovací motor na zemný plyn.

Do tepelného výkonu GHP je využité aj teplo z vlastných systémov:

  • kompresorový okruh s chladivom R410A
  • chladiaci okruh motora s chladiacou zmesou – glykol

Tieto zdroje tepla umožňujú chod tepelného čerpadla pri veľmi nízkych vonkajších teplotách -25°C so stabilným tepelným výkonom.

Plynové tepelné čerpadlá v praxi

Plynové tepelné čerpadlo v praxi (Lučenec, časť Opatová)

Cieľom rekonštrukcie zdroja tepla v Lučenci, časť Opatová, ktorá prebehla v roku 2018 bola výmena fyzicky i morálne opo­tre­­bovaných technologických zariadení s doplnením obnoviteľného zdroja energie v podobe tepelných čerpadiel s plynovým pohonom GHP. Zdroj tepla je umiestený v samostatnej budove umiestnenej pri troch bytových domoch B1, B2 a B3 s 272 bytovými jednotkami, ktoré zásobuje teplom a teplou vodou.

Tepelný zdroj K1 SBD Lučenec – Opatová (pôvodný stav)

V kotolni boli inštalované štyri nízkotlakové teplovodné automatické kotly na zemný plyn typ KDV 65, vyrábané ČKD Dukla, každý s výkonom 660 kW. Celkový výkon kotolne je 2640 kW. Horáky pre kotly sú z I. Brnenskej strojárne, závod Třebíč, typ horáka APH 10 PZ, každý o výkone 175 – 1190 kW. Zo štyroch kotlov boli využívané dva kotly, ktoré mali inštalovaný aj ekonomizér na spalinovom potrubí.

Zrealizovaný nový zdroj

Zdroj tvoria štyri stacionárne plynové kondenzačné kotly Viessmann Vitocrossal 100 typ Cl1 48-240 kW (50/30 °C) a dvojica tepelných čerpadiel s plynovým pohonom AISIN TOYOTA GHP 20 HP – AWGP560E1-N, výkon 63 kW, ktoré sú inštalované na streche kotolne. Tepelné čerpadlá sú inštalované na nosnú konštrukciu podľa projektu statiky.

Súčasťou rekonštrukcie kotolne je nový rozdeľovač/zberač pre vykurovanie, expanzný automat a nový blok prípravy teplej vody, ktorý bude pripravovať teplú vodu zmiešaným spôsobom (prietokový ohrev + zásobník).

Na rozdeľovači, zberači sú navrhnuté celkovo štyri vetvy. Prvá vetva je prívod od kotlov, na ktorej je navrhnutá dvojica obehových čerpadiel dopravujúca vykurovacie médium (jedno je 100 % rezerva). Na vetve je navrhnutý jeden trojcestný zmiešavací ventil pre reguláciu teploty vykurovacej vody podľa vonkajšej teploty (ekvitermická regulácia) a jeden trojcestný prepínací ventil, ktorý slúži na pripojenie vykurovacej vody od tepelných čerpadiel. Druhá vetva slúži na vykurovanie kotolne. Tretia vetva je zaústená do teplovodného kanála v kotolni a slúži pre vykurovanie bytového domu B3 a posledná štvrtá vetva ústi do protiľahlého teplovodného kanála v kotolni pre vykurovanie bytových domov B1 a B2.

Ukážka vizualizácie dispečerského riadenia

Zhodnotenie rekonštrukcie zdroja

Investícia do rekonštrukcie zdroja tepla s využitím plynových tepelných čerpadiel priniesla zvýšenie výkonového faktora celej sústavy CZT o 32 % na COP sústavy = 1,12. Toto zlepšenie energetickej efektívnosti bolo dosiahnuté výlučne investíciou do zdroja. Navýšenie COP nad 1 je dosahované využitím OZE. Rozvody zostali pôvodné s vysokými stratami. Logickým následným krokom by mala byť výmena starých rozvodov. Významné zlepšenie energetickej efektívnosti sústavy CZT nastalo napriek malej kapacite GHP. Kapacita GHP sa optimalizovala z dôvodu investičnej náročnosti. Kapacita GHP je 126 kW, kondenzačné kotly majú kapacitu 960 kW. Podiel na kapacite zdroja je iba 13 %. Prioritou pre tepelné čerpadlá je prvostupňový ohrev OPV z 10 na 45 °C a do vykurovania prispievajú v čase, ak sú na­akumulované zásobníky OPV a teplota vratu zo sústavy UK nepresahuje 42 °C. Pre ohrev OPV sa využíva aj teplo z motora cez W-kity.

Cena tepla je jednotná pre všetky tepelné zdroje umiestnené v Lučenci, regulačný príkon je za všetky zdroje umiestnené v Lučenci.

Cena investície do zdroja bola              310 000 €
Navýšenie fixnej zložky tepla                49 387 €/rok
Návratnosť investície                              6,2 rokov

Tento zdroj je príkladom, že napriek malej kapacite GHP sú schopné významne zvýšiť energetickú efektivitu zdrojov CZT a šetria životné prostredie. Rekonštrukciou zdroja sa znížila tvorba emisií CO2 o 153 ton/rok.

ESM YZAMER, energetické služby
a monitoring s. r. o. Trnava