Lovosická 775 P9  190 00   M 607660843            centrotherm@seznam.cz

PROFESSIONAL HEATING

 Vývoj otopných soustav   Tvorba projektových podkladů    Projektujeme vytápění správně ?       Projekt uspoří víc než zateplení ?    Orientační ceny

=CRA=CENTROTHERM a SPOLEČNOST PRO TECHNIKU PROSTŘEDÍ odborná sekce 12 - projektování a inženýrská činnost, doporučují TERMOhydraulické řešení otopných soustav a sítí.                           TEPELNÁ ČERPADLA s dokonalou funkcí.

 Z čeho vznikla hodnota Kv ?       Panelové domy - renovace       Náprava funkce otop.soustav       Termostatické ventily jinak         Návratnost investic

 TERMO-hydraulické řešení sítí   Nová otopná tělesa Slant/Fin   Stáhněte si otopové křivky    Levné projekty vytápění   Převody a pomůcky         HOME

 

Vytápění - projektování - vývoj - výzkum

 Úpravy stávajících otopných soustav na provoz s TEPELNÝM ČERPADLEM
 Tepelná čerpadla přinášejí tím více provozních úspor při vytápění, čím nižší je vstupní teplota topné vody do otopné soustavy a jejich použití je proto nejčastěji
 spojováno s podlahovým vytápěním. Ale nízkoteplotní podmínky pro provoz TČ splňují dnes již dokonce i
zateplené panelové domy , kterým pří snížení původních
 tepelných ztrát na 50% stačí teplota topné vody kolem 60°C a pokud TČ splňují podmínky na statický tlak, otevírají se pro jejich aplikace nové možnosti i
 v hromadné bytové výstavbě, aniž by se musely zvětšovat otopné plochy.Původní otopná tělesa se tedy nemusejí zvětšovat tam, kde bylo dodatečným zateplením
 dosaženo snížení původních tepelných ztrát objektu přibližně na polovinu, ale v ostatních případech vyvolá použití TČ potřebu, otopnou soustavu upravit.

 Úprava soustavy se týká otopných těles i hydraulických poměrů a bývá nejčastěji vztažena
 k parametrům topné vody 55/45°C, protože vstupní teplota vody do soustavy 55°C leží cca
 10°C pod horní hranicí, kterou jsou TČ schopna poskytnout a je tedy zajištěna dostatečná
 efektivnost jejich aplikace. V této souvislosti se setkáváme s dotazy, proč se nevolí vstupní
 teplota do soustavy ještě nižší, aby použití TČ přineslo ještě vyšší úspory.

 U tepelných čerpadel hraje klíčovou roli poměr mezi pořizovacími a provozními náklady a
 u provozních nákladů pak poměr mezi přiváděnou a získanou energií, kterému se říká
 "topný faktor". Nevhodně volené parametry mohou celkový efekt významně znehodnotit.
 
 Do pořizovacích nákladů se v nezateplených objektech promítá zvětšení otopných těles,
 zvýšení oběhového množství topné vody soustavou spojené s volbou čerpadla pro sekundární
 okruh a návrh oběhového čerpadla primárního okruhu TČ (například zemního kolektoru podle
 obr.2).

 Odvzdušnění

 Výparník
 G = 1800 kg/h
 
Dp = 26 kPa

 2x plošný kolektor L = 230 m

 Čerpadlo prim. okruhu G = 1800 Y = 99 kPa

 Filtr

 Vodoměr Dp = 8,5 kPa

 G = 900 kg/h  Dp = 63 kPa

 Obr.2 Příklad rozložení tlakových ztrát v primárním okruhu TČ

 Čerpadlo primárního okruhu tedy musí při celkovém průtoku chladicí směsi vyvinout hnací
  tlak úměrný součtu tlakových ztrát jeho jednotlivých komponentů.
 Čerpadlo sekundárního okruhu je začleněno mezi výměníkem TČ a otopnými tělesy, kde
 proudí běžná topná voda. Její celkové oběhové množství je dáno vztahem
 



 a protože původní tepelný výkon otopné soustavy "P"(W) se nezměnil a změna měrného
 tepla "Cts" nemá na průtok "G" podstatný vliv (například při původních parametrech 90/70°C
 byla střední hodnota Cts = 4198 a při 55/45°C činí 4183 J kg-1K-1), závisí změna průtoku
 prakticky jen na teplotním spádu (tp - tz). Protože nový teplotní spád je v tomto případě
 poloviční (původní činil 20 K, nový činí 55 - 45 = 10 K), bude po přechodu soustavy na provoz
 s tepelným čerpadlem potřebné dvojnásobné množství oběhové vody "G2".
 Budeme-li zjednodušeně uvažovat, že se v celé otopné soustavě vyskytuje jen "hydraulicky
 drsné turbulentní proudění", pak nová tlaková ztráta
Dp2 soustavy při dvojnásobném průtoku
 bude činit:
 
Dp2 = Dp1 * (G22 / G12) kde "Dp1" je původní tlaková ztráta soustavy a "G1" je původní
 průtok topné vody soustavou. Po přechodu na provoz s tepelným čerpadlem budeme tedy
 potřebovat na sekundární straně oběhové čerpadlo s parametry "G2" a "
Dp2".
 Je-li otopná soustava správně
hydraulicky a termicky vyvážena, pak jsme si tímto postupem
 poradili i bez projektanta sami a zbývá vyřešit změnu velikosti otopných těles.

 Obr.1 Změna velikosti otopných těles po instalaci TČ

 Pro rychlé a snadné určení změny velikosti otopných těles většinou nikde žádné podklady nenajdeme a dokonce i pro samotné projektanty znamená přepočet
 jistou časovou zátěž. Projektanti i auditoři proto většinou provedou přepočet jen pro nové parametry topné vody působící do teploty místnosti ti = 20°C a pokud se
 v objektu vyskytují vytápěné místnosti s různou teplotou, je pak přepočet chybný.
 Na obr.1 jsme pro vás připravili jednoduchý graf, který vám poslouží k přepočtu otopných těles a nám k odpovědi na častou otázku, "proč se pro zvýšení účinnosti
 tepelného čerpadla nevolí k vytápění objektu například parametry 50/40°C" (červené křivky). Odpověď tak na první pohled vidíte sami - při parametrech 50/40°C by
 už zvětšení otopných těles bylo neekonomické a v některých případech už by se nám "radiátory" do místnosti ani nevešly.
 Graf je vypracován pro otopná tělesa s přepočítacím exponentem 1,33 , který průměrně odpovídá téměř všem tělesům (např. KORADO, i článkovým radiátorům)
 s přirozenou konvekcí a použití grafu je tak jednoduché, že váš úsudek snad jen potvrdíme.
 
 PŘÍKLAD 1: Původní otopná soustava 90/70°C, velikost původního radiátoru 10 článků v místnosti s teplotou 20°C.
                   Soustava s tepelným čerpadlem 55/45°C, součinitel KZT z grafu = 2,51. Nová velikost tělesa = 10*2,51 = 25 článků.

 PŘÍKLAD 2: Původní otopná soustava 75/65°C, otopná plocha jakéhokoliv druhu otopného tělesa F = 3 m2 v místnosti s teplotou 10°C.
                   Soustava s tepelným čerpadlem 55/45°C, souč. KZT z grafu = 1,72. Nová otopná plocha tělesa = 3*1,72 = 5,16 m2.

 JAK JE TO S OTOPOVOU KŘIVKOU ?
 Přepočet velikosti otopných ploch pomocí součinitele KZT odpovídá vztahu mezi původními teplotními parametry bez TČ a novými teplotními parametry s TČ.
 Pokud původní otopná soustava pracovala s původními parametry 90/70/20/-12°C a pro přepočet velikosti otopných těles jsme použili součinitel KZT = 2,51 
 (PŘÍKLAD 1), pak nové teplotní parametry 55/45°C platí rovněž pro vnější teplotu te = -12°C a můžeme použít
otopovou křivku 55/45/20/-12°C. V tomto případě 
 pak otopná soustava nemusí být bivalentní. Pokud tepelné čerpadlo svým tepelným výkonem pokryje tepelné ztráty objektu při vnější teplotě te = -12°C, může 
 být TČ jediným zdrojem tepla a soustava nemusí mít tedy například ještě kotel. Běžně se tepelný výkon TČ volí cca 70% tepelných ztrát objektu při vnější 
 výpočtové teplotě (např. te = -12°C), pak hovoříme o soustavě bivalentní, soustava mít kotel pro pokrytí potřeby tepla v chladných obdobích musí a pořízení 
 bivalentní soustavy je mnohem nákladnější. Bivalentní soustava však může případně lépe zajišťovat požadavky na ohřev TUV. O tom, jestli soustava s tepelným
 čerpadlem "musí nebo  nemusí být bivalentní", rozhoduje tedy hlavně poměr mezi výkonem otopných těles a tepelnými ztrátami jednotlivých místností a projektanti,
 kteří tvrdí, že kotel musíte mít vždy, se mýlí. 
 Úprava velikosti otopných těles koeficientem KZT podle obr.1 vám tedy u bivalentních soustav poskytuje určitou rezervu, při 70% potřeby tepla pro vytápění pak 
 stačí i nižší teplota vody než 55°C a tepelné čerpadlo bude pracovat s vyšším topným faktorem, tedy ještě úsporněji. Termohydraulicky navržená a seřízená 
 otopná soustava, s plným
termickým vyvážením sekundárního okruhu, vám pak přinese ještě dalších 25% až 30% úspor tepla z tepelných zisků regulačními
 procesy a v úsporách tepla své sousedy opravdu významně předčíte. Termohydraulika je totiž skutečným "hitem" ve všech druzích otopných soustav. 
 100% přesnost návrhu s nejvyšším "topným faktorem" a s nejvyššími úsporami tepla, vám ovšem zajistí plnohodnotný termohydraulický projekt, který dokáže
 optimalizovat jak teplotní, tak i průtokové parametry, při současném termickém vyvážení soustavy. Modelováním provozních stavů vaší konkrétní otopné soustavy
 se totiž může zjistit, že ve vašem konkrétním případě lze najít výhodnější teplotní spád, než 55/45°C.

 MOHOU EXISTOVAT PŘÍPADY, KDY SE V SOUSTAVĚ VELIKOST OTOPNÝCH TĚLES ANI MNOŽSTVÍ OBĚHOVÉ VODY ZVĚTŠOVAT NEMUSÍ ?
 Ano. Představte si například, že máte soustavu 90/70/20/-12°C a otopná tělesa s přepočtovým exponentem ex = 1,25. Velikost otopných těles pokrývá tepelné
 ztráty místností při vnější teplotě te = -12°C. Většina tepelných čerpadel je dnes schopna produkovat topnou vodu o vstupní teplotě do soustavy tp = 65°C. Budou-li
 přitom tepelné ztráty místností složeny z 90% tepelných ztrát vnějšími stavebními konstrukcemi a z 10% vnitřními stavebními konstrukcemi, pak vám teplota
 tp = 64,43°C stačí k pokrytí 57,81% maximálních tepelných ztrát a tepelným čerpadlem byste mohli vytápět objekt do hodnoty 57,81% maximální potřeby tepla,
 tedy do venkovní teploty te = +3°C a průtoky topné vody soustavou by přitom zvětšeny být nemusely. Tepelné čerpadlo by za těchto podmínek mohlo pracovat
 i s parametry neupravené soustavy a je jen otázkou, zda by se vám při tomto způsobu provozu investice do TČ ekonomicky vyplatila. Úpravy otopných soustav
 pro aplikace TČ nejsou tedy podmíněny fyzikálně, ale pouze ekonomikou.
 Mezi neupravenou a upravenou otopnou soustavou pro začlenění tepelného čerpadla, existuje množství provozních podmínek, vyžadujících různý stupeň úprav
 velikosti otopných těles i oběhového množství topné vody. Výrobci tepelných čerpadel by určitě zvýšili zájem potenciálních zákazníků, kdyby je "nestrašili"
 nutností nadměrného zvětšení otopných těles a dvojnásobného průtočného množství oběhové vody. Určitě by udělali dobře, kdyby ve svých prospektech uváděli
 výsledky výpočtů, ze kterých by požadavky na úpravy otopných soustav vyplývaly. Prozíravým výrobcům TČ může termohydraulika takové výpočty k doplnění
 projektových podkladů a prospektů nabídnout.

TEPELNÁ ČERPADLA S DOKONALOU FUNKCÍ
 Tepelná čerpadla se dnes prodávají jako stavebnice. Je to DOBRÝ NÁPAD i PROBLÉM současně. Výrobce stavebnice nezajímá "co a jak" si z ní postavíte.
 Je to velká komerční chyba, protože se množí případy, kdy vysoké pořizovací náklady nepřinesly předpokládaný efekt a výrobci tak přicházejí o značnou část 
 poptávky po tepelných čerpadlech. Začlenění tepelného čerpadla do otopné soustavy je řešeno na základě hydraulických znalostí a výpočtů (někdy dokonce
 i bez nich), přestože jde převážně o problém TERMICKÝ, řešitelný jen termohydraulikou. Není divu, že za těchto podmínek občas slibovaná návratnost vysokých 
 pořizovacích nákladů zůstane nenaplněna a přibývá zákazníků rozčarovaných. Přitom by stačilo, aby výrobci čerpadel doplnili své technické podklady. Přispělo 
 by to nejen ke zvýšení prodeje tepelných čerpadel, ale hlavně ke zvýšení spokojenosti zákazníků, která je pro výrobce nejlepší reklamou. Termohydraulika 
 takové vylepšení podkladů umožňuje a záleží proto už jen na lidech, kteří tepelná čerpadla vyrábějí a na montážních firmách, které soustavy upravují.