NOVINKY
Topný faktor tepelného čerpadla
27.02.2016Jak je to s výkonem a účinností tepelného čerpadla? Topný faktor tepelného čerpadla nemá zdaleka tak velký význam, jak se mu často přisuzuje.
Jak je to s výkonem tepelného čerpadla?
Výkon tepelného čerpadla je často určován „nominálním tepelným výkonem“. Je to výkon zařízení při přesně stanovených teplotách primární a sekundární strany, tedy např. vypařovací teploty a kondenzační teploty, anebo venkovní teploty a teploty topné vody. Primární stranou se označuje medium, které odebírá nízkopotenciální teplo většinou z přírodních zdrojů a sekundární stranou nazýváme to medium, do kterého se teplo ze systému předá. Výkon tepelného čerpadla není konstantní veličina a mění se s pracovními podmínkami stroje. Nejpodstatnější pro celkový topný výkon zařízení je nominální chladící výkon kompresoru, který je závislý na výkonu elektromotoru a konstrukci kompresoru a na teplotách teplonosných medií primární a sekundární strany. Zatímco u tepelných čerpadel země/voda-voda zůstává teplota primární strany téměř konstantní, tak u tepelného čerpadla vzduch-voda se teplota na primární straně může v průběhu topné sezony měnit až o 35°C . To znamená, že tepelné čerpadlo o výkonu 12kW při venkovní teplotě +5°C a teplotě topné vody +45°C má při teplotách venkovní -10°C a topné vodě +50°C výkon pouze 7,4kW ale elektrický příkon kompresoru je téměř konstantní. Teplota primární strany je v drtivé většině případů neměnná a na uživateli nezávislá. Jinak je to však s teplotou sekundární strany. Teplota topné vody je tedy NEJDŮLEŽITĚJŠÍM faktorem pro celkový výkon a účinnost zařízení. To je důvod, proč zvolit pro otop podlahové, stěnové anebo velkoplošné radiátorové topení, neboť jedině za předpokladu velkoplošného systému s dostatečným výkonem je možno nastavit topnou vodu na nízkou teplotu.
Jak je to s topným faktorem (účinností) tepelného čerpadla?
S problematikou proměnného výkonu tepelného čerpadla souvisí další veličina, která je přímo závislá na poměru výkonu ku příkonu a která nám hodně napoví o efektivitě topení tepelným čerpadlem a tou je topný faktor neboli COP. Topný faktor patří mezi bezrozměrné veličiny, je tedy vyjádřen číslem. Nejčastěji se hodnota topného faktoru pohybuje v intervalu 2 až 5. Hodnota topného faktoru závisí na vstupní a výstupní teplotě, typu kompresoru, a dalších okolnostech. Ve většině případů je topný faktor udáván jako teoretický, reálný, tzv. meziroční topný faktor bývá nižší a pohybuje se v intervalu COP 2 až 3,5. Vzhledem k tomu, že pro provoz tepelného čerpadla je zajímavý pouze meziroční topný faktor, tak pro tepelná čerpadla vzduch-voda je důležité znát informaci o průměrné venkovní teplotě topného období v místě provozu tepelného čerpadla. Například standardní otopné období v Praze je podle údajů dlouhodobého průměru venkovních teplot v Praze-Karlově charakterizováno 224 dnů vytápění, průměrnou teplotou ve dnech vytápění 4,6 °C.
Proč je teoretický a reálný topný faktor tak rozdílný? Do hodnoty reálného topného faktoru je totiž nutno kalkulovat i veškerou ostatní elektrickou energii potřebnou na provoz tepelného čerpadla a nikoli jen spotřebu energie k pohonu kompresoru.
Ostatními spotřebiteli elektrické energie v systému tepelného čerpadla jsou:
- Motory ventilátorů ( čerpadle vzduch voda) 80 až 300 W
- Oběhová čerpadla primární a sekundární strany 30 až 150 W
- Odtávání výparníku tepelného čerpadla vzduch-voda 200 až 1000 W na jedno odtání
- Příkon elektroniky 10 až 300 W
- Výhřev oleje kompresoru 30 až 100 W
- Cívky pro elektricky ovládané ventily 5 až 30 W
Například máme-li tepelné čerpadlo o výkonu 11kW při 4,6°C/40°C, tak jeho teoretický COP, který je počítán pouze ze spotřeby kompresoru 2,29 kW, je COP 4,8. Pokud však započítáme ostatní spotřebu 470 W, vyjde reálný COP 3,8 (ventilátor 160 W, oběhové čerpadlo sekundáru 35 W, elektronika ventily 25 W, poměrová část výhřevu a odtávání 300 W)