Obnovitelné zdroje energie

1. Obnovitelné zdroje energie Tepelná čerpadla

2. Princip činnosti Tepelné čerpadlo využívá energii okolního prostředí – odnímá teplo okolnímu prostředí a převádí ji na vyšší teplotní hladinu. Úspora energie je více než 60 % v porovnání s elektrickým vytápěním Z pohledu ekologie dochází ke snížení spotřeby elektřiny a fosilních paliv a snížení emisí. Rozdělení tepelných čerpadel: * podle pohonu tepelného čerpadla - kompresorová - absorpční (nepoužívá se) * podle primárního zdroje tepla - z vody - ze země - ze vzduchu * podle teplonosné látky - voda – voda - voda – vzduch - vzduch – voda - vzduch – vzduch - země - voda

3. Přehled použití vzduch – voda univerzální typ pro TUV a vytápění vzduch – vzduch doplňkový zdroj pro vytápění a klimatizaci (systém může pracovat v obou směrech) voda – voda využití odpadní vody a geotermální energie nemrznoucí kapalina – voda pro využití energie země (zemní kolektor nebo vrt) voda – vzduch teplovzdušné vytápěcí systémy Teplonosné látky freony z důvodu negativního vlivu na ŽP se již nepoužívají lehké freony neobsahují chlór propan a isobutan bezfreonové látky

4. Princip činnosti kompresorového TČ * Teplo je odebráno z okolního prostředí pracovní látkou (voda, vzduch, solanka) a přeneseno do výparníku. * Ve výparníku je teplo odnímáno pracovní látce prostřednictvím chladiva, které se v důsledku ohřátí odpařuje. * Páry chladiva jsou odsávány a stlačovány v kompresoru. Tím se zvýší jejich tlak a teplota. * Páry jsou odváděny do kondenzátoru, kde předávají teplo ohřívané látce. Zároveň se ochladí a kondenzují. * Chladivo v kapalném stavu je odváděno expanzní ventil do výparníku a celý cyklus se opakuje

5. Energetická bilance Tepelný výkon je dán součtem energie odebrané z okolního prostředí (vzduch, voda, země) a elektrické energie dodané na pohon kompresoru (při zanedbání ztrát). Topný faktor patří mezi základní ukazatele pro hodnocení efektivnosti TČ kde QTČ je topný výkon TČ PTČ elektrický příkon potřebný k provozu TČ Topný faktor * udává, kolikrát je větší získaný výkon (získaná energie) proti vynaloženému výkonu (vynaložené elektrické energii) * není konstantní a závisí na rozdílu teplot na vstupní a výstupní straně TČ. * pohybuje se v rozmezí (2,5 – 5)

6. Topný faktor (TF) Velikost topného faktoru je rozhodující pro efektivitu TČ Jak lze ovlivnit jeho velikost: * zvážit primární zdroj energie. Systémy vzduch – voda jsou sice nejlevnější, ale v zimě mají nízký TF * maximální teplota na sekundární straně TČ je zhruba 55oC (z fyzikálního principu). Pro klasický topný systém je požadovaná teploty vyšší, a proto musí být speciální projekt. * je výhodnější v objektu volit otopný systém s co nenižší teplotou (podlahové a stěnové vytápění má teplotu asi 30oC) * je třeba určit, zda je samotné TČ dostatečným zdrojem tepla (většinou nikoliv) a zvolit případně vhodnou kombinaci s jiným zdrojem.

7. Vliv teploty – TČ vzduch - voda

8. TČ vzduch - voda * Zdrojem může být venkovní nebo odpadní (teplý) vzduch * Nejsou zapotřebí zemní práce * Při poklesu venkovní teploty klesá topný faktor, ale roste potřeba tepla do objektu. * Vhodná kombinace s dalším vytápěcím zařízením – bivalentní provoz * Při nižších venkovních teplotách (asi pod 7oC) plocha výparníku namrzá, systém musí mít odtávání.

9. TČ voda - voda * Zdrojem může být odpadní voda (čistička OV (20 – 25)oC) povrchová voda (řeka (20 – 25)oC ) podpovrchová voda (studny (8 – 12)oC) hlubinné vrty (10 – 13)oC * Při využívání vody z toků je třeba brát ohled na legislativu * Hlubinné vrty jsou technicky výhodné, ale nákladné. S rostoucí hloubkou roste teplota vody, ale zároveň i cena. Vrt musí mít dostatečné množství vody

10. TČ země - voda * Zdrojem mohou být horizontální kolektory hlubinné vrty * Horizontální kolektory - obsahují nemrznoucí směs (solanka), mají hloubku (1,2 – 1,5) m, vzdálenost kolektorů od sebe 0,8 m, potřebná pokrytá plocha je asi trojnásobek plochy vytápěného objektu. Důležité je složení půdy a obsah vlhkosti. * Hlubinné vrty - hloubka vrtu je (100 – 150) m * Mají malou závislost na počasí * Zemní práce jsou nákladné a systém zdražují

12. PQ 1 0,5 -15 tv 0 +20 Bivalentní provoz TČ pro vytápění bivalentní bod tepelné čerpadlo A Přídavný zdroj – elektrický přímotop (za splnění podmínek výhodná sazba) B C PQ - požadovaný tepelný výkon objektu tv - venkovní teplota A + B + C - spotřeba tepla objektu A - přídavný zdroj tepla B + C - teplo dodané tepelný čerpadlem

13. Příklady využití TČ pro vytápění a s akumulačním zásobníkem

14. Zhodnocení TČ * Důležitou podmínkou pro efektivitu TČ je ekvitermní regulace (teplota vody do otopného systému je regulována podle vnější teploty). * Při pořízení TČ je třeba řešit komplexní systém, včetně tepelné izolace budovy. * Zejména v letních měsících není TČ plně využito. Vyplatí se použít TČ pro ohřev vody v bazénu. * Návratnost TČ je do (8 – 10) let * TČ se nedimenzuje z ekonomických důvodů na plný požadavek tepla pro dům, ale jen na (60 – 80)%. Zbytek pokryje jiný zdroj. * Je výhodné získat sazbu pro tepelná čerpadla D56 (pro nové instalace), která zajišťuje 22 hodin nízkou sazbu. Musí být ale splněny předepsané podmínky.