Družstení závody Dražice-strojírna s.r.o.
Príspevok sa venuje možnosti využívania odpadového interiérového vzduchu z objektu pre ventilačné tepelné čerpadlo NIBE F750. Spomínané tepelné čerpadlo aktívne využíva energiu obsiahnutú vo vzduchu pre účel vykurovania a prípravy teplej vody a zároveň vetrá objekt. Podchladený vzduch sa vyfukuje von cez vzduchotechnické potrubie. Prívod vzduchu je riešený cez prívodné fresh klapky, ktoré sú zakomponované v obvodovom plášti. Takýto spôsob riešenia vytvára podtlakové vetranie.
1. Úvod
Experimentálne meranie sa vykonalo na objekte rodinného domu v Prahe v období od 7.2.2019 do 10.2.2019. Časový horizont bol zámerne vybraný z dôvodu plného využitia ventilačného tepelného čerpadla F750 pre vykurovanie a prípravu teplej vody. Ako hlavný ukazovateľ bola zvolená hodnota SPF (sezónne výkonové číslo namerané experimentálne) pre uvedený časový úsek.
2. Identifikačné údaje objektu
Jedná sa dvojpodlažný rodinný dom v lokalite Praha – Čimice. Postavený bol v roku 2018 a samotná konštrukcia umožňuje dosiahnuť kvalitné tepelno-izolačné vlastnosti vďaka, ktorým môžeme objekt zaradiť medzi takmer nulové budovy.
Energeticky vzťažná plocha objektu: 185 m2
Počet ľudí v domácnosti: 4
Vonkajšia výpočtová teplota: -12 °C
Tepelné straty objektu podľa ČSN EN 12831: 4,8 kW
2.1 Parametre zdroja tepla
Na základe vstupných parametrov sa navrhlo ventilačné tepelné čerpadlo NIBE F750. Tepelné čerpadlo pracuje s plynulou reguláciou výkonu kompresoru. Rozsah tepelného výkonu je od 1,1 do 6 kW. Zariadenie má integrované všetky základné prvky ako zásobník teplej vody o objeme 180 l, reguláciu, obehové čerpadlá, expanznú nádobu a iné.
a)
Obr.1 a) Pohľad na RD v Prahe, b) Ventilačné tepelné čerpadlo NIBE F750
b)
2.2 Riešenie vykurovacieho systému, príprava TV, vetranie a regulácia
Odovzdávací systém v rodinnom dome je navrhnutý podlahovým vykurovaním s teplotným spádom 40/32 °C. V kúpeľni je doplnené rebríkové vykurovacie teleso na rovnaký teplotný spád ako podlahové vykurovanie.
Príprava teplej vody je riešená zásobníkovým spôsobom, kde priamo v jednotke TČ F750 je zakomponovaný zásobník TV o objeme 180 l. Spôsob ohrevu je riešený prednostne, ak poklesne teplota v zásobníku pod požadovanú teplotu sa zásobník zohreje na cieľovú teplotu. Systém nahrievania a prednostný spôsob ohrevu si užívateľ domu môže nastaviť podľa vlastného uváženia.
Vetranie je navrhnuté odvádzaním odpadového vzduchu cez vzduchotechnické potrubie do TČ F750, kde sa využije energia z tohto vzduchu pre tepelné čerpadlo, ktoré tento vzduch podchladí a vypustí von. Odvod vzduchu je riešený z kuchyne, kúpeľne, zádveria, chodby, hornej kúpeľne, práčovne a šatníka. Výdatnosť vetrania je nastavená na 233 m3/hod, kde pri tomto prietoku pracuje ventilátor v TČ na 75 % výkonu. Prívod vzduchu je riešený vetracími prvkami – Fresh klapkami TL 100 DE v počte 10 ks, cez jednu klapku vieme priviesť max. 27 m3/hod. Umiestnené sú v obvodovej konštrukcii. Tento systém má ešte možnosť privádzať samostatne cez VZT potrubie vonkajší vzduch do odpadového potrubia vzduchu v prípade, ak poklesne prietok odpadového vzduchu pod hodnotu 90 m3/hod., vtedy by už tepelné čerpadlo strácalo na výkone.
Obr.2 Vetrací prvok – Fresh klapka TL 100 DE
2.3 Technické parametra tepelného čerpadla F750
Hodnoty podľa EN 14511:
Vykurovací výkon / COP pri A20/W35 a nom. prietok vzduchu 252 m3/hod.: 1,53 kW / 5,32*
Vykurovací výkon / COP pri A20/W35 a nom. prietok vzduchu 90 m3/hod.: 5,35 kW / 2,43**
Navrhovaný výkon Pdesign: 5 kW
SCOP pre priemerné podnebie – 35/55 °C: 4,35 / 3,38
Výkon vstavaného elektrokotla: 0,5-6,5 kW
* pri minimálnej frekvencii kompresoru
** pri maximálnej frekvencii kompresoru
3. Experimentálne meranie
Na objekte sa vykonali krátkodobé merania pre stanovenie účinnosti systému dňa 7.2.2019 od 17:56 do 23:59 dňa 10.2.2019, ktoré trvali 24 h a mali preukázať vhodnosť použitia navrhnutého zdroja a splnenia teplotného komfortu pre užívateľov domu. Monitorovanie a zapisovanie všetkých požadovaných hodnôt bolo na minútovej báze.
3.1 Závislosť tepelného výkonu TČ od vonkajšej a vnútornej teploty v RD
Na základe meraní sme stanovili aký tepelný výkon bol využívaný tepelným čerpadlom, pripadne doplnkovým elektrokotlom pre vykurovanie a prípravu teplej vody. Na obr.3 sú znázornené hlavné teploty, ktoré ovplyvňovali výkon systému.
Obr.3 Celkové vyhodnotenie sezónneho výkonového čísla SPF
3.2 Hodnota sezónneho výkonového čísla SPF
V období merania bolo hlavným cieľom stanoviť hodnotu SPF. Pomocou merača tepla zabudovaného v jednotke a doplneným elektromerom boli zaznamenávané hodnoty na minútovej báze. Kumulatívnym spôsobom získavania dát sa dospelo k priemernej hodnote SPF, v ktorej už bol započítaný výkon z elektrokotla. Vyrobená energia z elektrokotla bola na úrovni 2,3 kWh, čo bolo v konečnom hodnotení zanedbateľné. Hodnota SPF bola stanovená na hodnotu 3,02 viď. obr.4.
Obr.4 Celkové vyhodnotenie sezónneho výkonového čísla SPF
- ZÁVERHodnota SPF na úrovni 3,02 odpovedá účinnosti systému pri prevádzkových podmienkach. Vstupné teploty, ktoré ovplyvňovali výkon TČ bola vonkajšia teplota, vnútorná teplota, teplota zásobníka a požadovaný teplotný spád pre vykurovanie a prípravu TV. Treba ešte doplniť, že odvod odpadového vzduchu pracoval s prietokom 233 m3/hod. s teplotou okolo 20-22 °C. Tepelné čerpadlo vedelo tento vzduch podchladiť až na úroveň -15 °C pri najvyššom výkone a využiť tuto energiu ďalej pre proces výroby energie pre vykurovanie a prípravu TV. Podchladený vzduch vzduchotechnickým potrubím odvádzal do vonkajšieho prostredia.
Ing. Lukáš Živner, PhD.
DZ Dražice-strojírna s.r.o.
Divízia NIBE ENERGY SYSTEMS
Literatúra
[1] STN EN 15316 4-2 Vykurovacie sústavy v budovách. Metóda výpočtu energetických požiadaviek systému a účinnosti systému. Časť 4-2: Priestorové systémy výroby tepla, systémy tepelného čerpadla. 2008.[2] STN EN 14825 Klimatizačné jednotky, jednotky na chladenie kvapalín a tepelné čerpadlá s elektricky poháňanými kompresormi na vykurovanie a chladenie. Skúšanie a hodnotenie pri podmienkach čiastočnej záťaže a výpočet sezónnej účinnosti, 2014.[3] STN EN 15450 Vykurovacie systémy v budovách. Navrhovanie vykurovacích systémov
s tepelnými čerpadlami, 2007.[4] Živner L., Možnosti vetrania tepelnými čerpadlami v obytných budovách. 18. Vedecko-odborná konferencia „Obnoviteľné zdroje energie 2018 – Nízkoexergetické systémy pre zásobovanie budov teplom“, 2018.[5] Podklady firmy NIBE – zdroj www.nibe.sk
