TEPELNÉ ČERPADLÁ MAJÚ SILNÚ POLITICKÚ PODPORU

Chladia, vykurujú. Energie a emisie, uhlíkovú stopu znižujú. Ekonomiku podnikania zlepšujú

Abstrakt

Tepelné čerpadlá a alternatívne chladivá znižujú emisie CO2 ekvivalent, ktoré spolurozhodujú o zatrieďovaní budov do ekologického hodnotenia. Tepelné čerpadlá sú tu a teraz pre nové i retrofitované budovy. Tepelné čerpadlá správne dimenzované majú vyrobiť čím viac tepla, chladu. Tepelné čerpadlá by mali byť posudzované ako prvé z možných technických zariadení najmä ak je potreba tepla i chladu. V podmienkach Slovenska tepelné čerpadlá dosahujú až štyrikrát nižšie emisie CO2 na kWh vyrobeného tepla voči teplu z plynu, troj a viacnásobné zvýšenie energetickej efektívnosti výroby tepla z elektriny, využitie obnoviteľnej energie nielen pri vykurovaní, ale aj pri chladení budov, tridsať percentné zníženie potreby primárnej energie voči energii z plynu, zvýšenie pripravenosti na zapojenie do inteligentných systémov a podobne. Slovensko v prechode na alternatívne chladivá plní ciele nariadení EÚ. Znižujú sa úniky, presadzujú sa alternatívne chladivá. Zodpovedajúco cieľom EÚ nariadení, na jednej strane sa znižuje ekvivalent CO2 použitých chladív a na druhej strane sa zvyšuje množstvo používaných chladív. Príspevok uvádza príklady na využitie tepelných čerpadiel vzduch/vzduch a vzduch/voda. Priestor pre TČ vzduch/vzduch s celosezónnou prevádzkou na Slovensku zatiaľ nie je primerane využitý.

1. ÚVOD

Podporu tepelných čerpadiel vzduch/voda, voda/voda, zem/voda, štát uplatňuje, respektíve plánuje uplatňovať cestou programov:

1. Zelená domácnostiam III – väčšinou nové domy, len mimo Bratislavského kraja

2. Obnova budov – rekonštrukcie RD pre celé Slovensko, vrátane Bratislavy

3. Programy pre väčšie projekty, inštalácie na Slovensku

Tepelné čerpadlá vzduch/vzduch s celoročnou prevádzkou nie sú dotované

V rámci uvedených podporných programov sa nepodporujú tepelné čerpadlá vzduch/vzduch, ktoré vo významnej miere môžu zefektívniť a dekarbonizovať napríklad prevádzku administratívnych, gastro, hotelových a iných verejných priestorov.

Ročne je na Slovensku záujem o 40-60 tis reverzibilných tepelných čerpadiel s potenciálom vykurovania 710 hodín za rok a len o 1000 tepelných čerpadiel s potenciálom vykurovania 1770 hodín za rok. Do tejto menšej skupiny patria tiež VRV/VRF klimatizačné systémy, ktoré vykurujú aj chladia a to aj súčasne.

1.1 Nízkoteplotné vykurovanie vysokoteplotné chladenie

Tepelné čerpadlá vzduch/vzduch

Patria sem okrem sálavých systémov iných najmä energeticky najefektívnejšie VRV/VRF systémy, ktoré dokážu celoročne vykurovať, chladiť aj v extrémnych podmienkach Slovenska. Sú vhodné pre nové i rekonštruované budovy. Tepelné čerpadlá vzduch/vzduch sú využívané:

o v prechodnom období (split klimatizácie s výkonom od 2 do 12 kW)

o celoročne (split, multi split, VRV/VRF s výkonom od 2 do 56 kW

1.2 Chlaďme, vykurujme s vysokým podielom obnoviteľnej energie

Tepelné čerpadlá na Slovensku už zabezpečujú 15 % zo záväzku na podiele obnoviteľnej energie. Okrem tepelných čerpadiel s vodným okruhom na tom výrazný podiel majú tepelné čerpadlá vzduch/vzduch. Sú energeticky veľmi efektívne. Znižujú spotrebu energie viac ako 3x a umožňujú odpojiť sa od fosílnych palív.

S výkonmi do 18 kW umožňujú využívanie alternatívnych chladív napríklad R32 a podobne s nízkym skleníkovým potenciálom.

Čo je VRV alebo VRF?

VRV a VRF sú založené na premenlivom prietoku chladiva. Sú to "Rolls-Royce" klimatizačných systémov. Tieto inteligentné klimatizačné systémy sú založené na niekoľkých princípoch:

Chladivo je jediným chladiacim médiom v systéme (na rozdiel od vodných systémov, kde sa chladivo používa na chladenie /ohrev vody, ktorá cirkuluje v celom systéme budovy).
Invertorové kompresory, umožňujúce zníženie spotreby energie s meniacim sa čiastočným chladiacim/vykurovacím zaťažením.
Viac vnútorných jednotiek je pripojených na jednu vonkajšiu jednotku.
Schopnosť modulárneho rozširovania v budove (najmä pre veľké projekty, ktoré môžu rásť po etapách).

2. Tepelné čerpadlá a obnoviteľné vykurovanie a chladenie

Princíp - najskôr posudzujeme využitie tepelných čerpadiel a až potom iné technológie a to najmä tam, kde je potreba nielen vykurovať, ale aj chladiť – je prijímaný stále intenzívnejšie.

Prínos TČ z OZE Podľa Smernice 2009/28/EU, 2018/2001/EÚ a Rozhodnutia komisie z 1.3.2013 podľa vzťahov pre normatívne výpočty:

E RES = Q usable * (1 – 1/SPF)

Q usable = H HP * P rated

Pribudne započítavanie obnoviteľného chladenia do obnoviteľnej energie podľa v Delegovaného nariadenia zo 14.12.2021, ktoré mení a dopĺňa prílohu VII k smernici (EÚ) 2018/2001. Výpočet je podľa vzťahu:

𝐸𝑅𝐸𝑆−𝐶 = (𝑄𝐶𝑆𝑜𝑢𝑟𝑐𝑒 − 𝐸𝐼𝑁𝑃𝑈𝑇) × S𝑆𝑃𝐹𝑝 = 𝑄𝐶𝑆𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 × S𝑆𝑃𝐹𝑝

Započítava sa obnoviteľná energia používaná na chladenie 𝐸𝑅𝐸𝑆−𝐶, čo je energia odobraná z prostredia krát podiel z primárnej energie. Započíta sa chladenie v danom teplotnom rozsahu, vrátane chladenia cez CZT, bez ohľadu na to, či ide o voľné chladenie alebo aktívne chladenie.

Tepelné čerpadlá majú aj svoje slabé stránky. Sú drahšie a spotrebovávajú elektrickú energiu, ktorú treba vyrobiť. Ich podiel na celkovej spotrebe elektriny na Slovensku je zatiaľ malý. Inštalovaný výkon v EM 250 MW čo sú 3 % z celkového inštalovaného elektrického výkonu 7848 MW na Slovensku.

3. Dom samovýrobca elektriny – dom spotrebiteľ

Tento trend sa vo svete presadzuje. To znamená, že dom nielen energiu vyrába z obnoviteľnej energie, ale ju aj spotrebuje. To je téza, ktorá sa všeobecne vo svete podporuje.

3.1 Aké budovy (najmä s ohľadom na tepelné straty a typ vykurovacej sústavy) sú vhodné na ich inštaláciu

Vek a veľkosť budovy nie sú dnes prekážkou ani pre monovalentnú prevádzku. Treba však mať vždy na pamäti, že energetická efektívnosť rastie s približujúcou sa vyparovacou a kondenzačnou teplotou. Tepelné čerpadlá sú vhodné do budov bez ohľadu na tepelné straty. Ale platí podmienka, že pred inštaláciou tepelného čerpadla v existujúcich budovách je nutné tepelné straty v rámci možností minimalizovať a až potom stanoviť potrebný výkon tepelného čerpadla (nie naopak). Pre nové budovy s nízkou potrebou energie je určené nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chladenie.

3.2 Aká je ekonomická efektívnosť použitia tepelných čerpadiel na vykurovanie a prípravu teplej vody – ak zoberieme do úvahy vstupné náklady, prevádzkové náklady, odpisy a podobne?

Tepelné čerpadlá hrubú i čistú návratnosť navýšenej investície voči dosahovaným úsporám dosahujú. Zhodnotenie investície do tepelného čerpadla je výrazne vyššie ako zhodnotenie peňazí na bankovom účte. Jednoduchá návratnosť je v pomerne širokom rozsahu od 2 do 15 i viac rokov v závislosti od porovnávaného systému a od spôsobu použitia, celoročného využitia na kúrenie, prípravu TV, ohrev vody v bazéne, aktívne i pasívne chladenie.

3.3 Príklad tepelného čerpadla pri obnove rodinného domu

Jedným z typických domov na Slovensku je štvorec s ihlanovitou strechou z polovice podpivničený zo šesťdesiatych rokov stavaný z plných tehál. Tieto domy v mnohých prípadoch nahradili ihlanovitú strechu nadstavbou. Takéto domy aj po zateplení mávajú potrebu tepla okolo 15 - 20 tisíc kWh ročne a vyžadujú si vyššiu vykurovaciu teplotu do radiátorového systému, ktorý často býva kombinovaný na prízemí s liatinovými radiátormi s veľkým objemom vody a na poschodí s modernými radiátormi s malým objemom vody.

Pre takéto domy sú vhodné kompaktné tepelné čerpadlá s alternatívnymi chladivami, najlepšie s R290 respektíve s chladivom R32 a prípadne aj s jeho zmesami. Privedenie vykurovacej, chladiacej vody do domu je možné popod základy domu prerazením steny do pivnice podľa obrázkov.

3.4 Príklad pripojenia kompaktného tepelného čerpadla s horľavým chladivom do z polovice podpivničeného RD

(pokračovanie, časť 2.)

Viac informácií nájdete v časopise Správy 5/2022