V době globálního oteplování, kdy nás odborné kruhy straší tím, že teplota v létě i v našem podnebním pásu poroste do výše, dříve nepoznané, si mnoho z nás klade otázku. Může mi tepelné čerpadlo typu vzduch – voda pomoci i s chlazením v horkých letních měsících? Bude to chlazení efektivní? A kolik mne to bude stát?
Tepelná čerpadla řady Acond Pro chladit umí. Výrobce je pro to připravil a v menu ovládání čerpadla najdete i položku Chlazení. Nedejte se zaskočit tím, že položka je v Menu nastavená z výroby jako škrtnutá. K její aktivaci stačí jeden telefonát na servisní linku Acond. Zde nahlásíte, že chcete aktivovat funkci Chlazení. Na servisní centrále zkontrolují, zda máte v čerpadle poslední verzi softwaru (v době psaní tohoto příspěvku je to verze 160.41), zeptají se vás, zda používáte radiátory nebo podlahové topení a jsou schopni vám během pár desítek minut aktualizovat dálkově software v čerpadle (pokud ho máte staršího data) a aktivovat funkci Chlazení.
Na první pohled se zdá, že vše je velmi jednoduché a je během pár chvilek hotovo a můžete začít chladit. Realita ale není tak prostá, jak by se na první pohled mohlo zdát. Chlazení má totiž jednoho velkého fyzikálního nepřítele – a ten se jmenuje Rosný bod. Co to je za toho prevíta, co vám chlazení komplikuje? Jednoduše řečeno je Rosný bod je teplota tělesa, kdy se na jeho povrchu začne tvořit rosa z okolního vzduchu – tj. kondenzát, který se vysráží ze vzdušné vlhkosti na povrchu studenějšího tělesa. Na první pohled je jasné, že tvorba tohoto kondenzátu bude záviset na třech parametrech – teplotě vzduchu, teplotě ochlazovaného tělesa a množství vodních par, obsažených ve vzduchu – laicky řečeno vlhkosti vzduchu.
První, čeho si asi všimnete po aktivaci funkce chlazení, bude, že teplota je od výrobce nastavena na 20 stupňů a i když se budete snažit sebevíc, na nižší hodnotu, jak 18 stupňů ji nenastavíte. Tuto teplotu navíc nemůžete považovat za požadovanou teplotu v místnosti, je to požadovaná teplota na vratném okruhu chladící kapaliny do čerpadla.
Když topíte v zimě, asi jste si všimli, že požadovaná teplota v místnosti je třeba 22 stupňů, ale vracečka do čerpadla má hodnotu kolem 35 stupňů u podlahového vytápění, u radiátorů to bývá mezi 40 až 55 stupni. Rozdíl teplot tedy řádově 15 až 35 stupňů mezi požadovanou teplotou v místnosti a teplotou topné vody. U chlazení požadujeme ale teplotu v místnosti obvykle do 25 stupňů a máme k dispozici chladící vodu maximálně 18 stupňů?! To je výrazně menší teplotní rozdíl, než u topení. Proč? Neumí čerpadlo vyrobit chladící vodu s nižší teplotou? Jak asi správně tušíte, tady problém není. Čerpadlo by klidně zvládlo vyrobit chladící vodu s teplotou kolem 3 až 5 stupňů, ale…..
Ale číhá tu ten náš skrytý nepřítel – Rosný bod! A ten by byl schopen vám zlikvidovat elektroniku čerpadla, oběhová čerpadla, ventily nebo radiátory během poměrně krátké doby. Žádné elektronické součástce ani mechanickému zařízení, ale ani žádné kovové ploše nedělá dobře, pokud se na ní sráží nebo dokonce stéká voda. Proto výrobce zvolil hodnotu teploty vody v chladícím okruhu tak, aby i za nepříznivých podmínek nemohlo dojít k poškození součásti čerpadla nebo topného (chladícího) okruhu. Efektivita chlazení ale tak velice klesá, neboť rozdíl teplot mezi chladící vodou a požadovanou teplotou v místnosti je velmi malý. Má to tedy vůbec smysl, snažit se chladit tepelným čerpadlem?
Odpověď bych rozdělil do tří částí, podle toho, jakou otopnou soustavu a jaký dům máte.
- Pokud máte dobře zaizolovaný dům s malou tepelnou ztrátou (ideálně pasivní) a používáte k topení podlahové vytápění – pak pro vás má chlazení tepelným čerpadlem smysl. Celá soustava byla totiž už na začátku koncipována jako nízkoteplotní (s malým rozdílem teplot) a s velkou teplosměnnou plochou. Díky tedy velké ploše (podlaha) a vysoké tepelné kapacitě podlahy zde chlazení tepelným čerpadlem dává smysl. Je třeba si jen pohlídat, aby se v některou chvíli teplota chladící kapaliny nedostala pod hodnotu rosného bodu.
- Pokud máte zateplený dům, s nízkou tepelnou ztrátou, ale topíte velkoplošnými radiátory nebo radiátorovými tělesy s nuceným prouděním vzduchu kolem topných těles – i pro vás ještě stále chlazení tepelným čerpadlem dává smysl. Pro zjednodušení náhledu na věc lze říci, že pokud v zimě jste schopni dům vytápět s teplotou vratné vody do 45 stupňů, pak má smysl uvažovat o chlazení tepelným čerpadlem. Bude to ale chtít věnovat pozornost zvýšení intenzity přestupu tepla (chladu) z okolí na těleso radiátoru. Pokud nemáte radiátory vybaveny nějaký ventilátorovým systémem, bude pravděpodobně potřeba ho pořídit. Nedosáhnete sice takové úspěšnosti, jako u podlahového vytápění, ale chlazení i v tomto případě bude mít měřitelný efekt.
- Topíte radiátory, ale v zimě potřebujete hodnotu topné vody přes 50 stupňů, abyste udrželi v místnosti hodnotu nad 20 stupňů? Pro vás chlazení tepelným čerpadlem nebude dávat smysl. Tepelné ztráty do okolí v zimě, (respektive tepelná dodávka z okolního prostředí do domu v létě), jsou tak veliké, že je prostřednictvím chlazení tepelným čerpadlem vzduch – voda nebudete schopni kompenzovat. I když vám chlazení pojede nonstop, stejně se v dobách veder bude teplota uvnitř stále zvyšovat. U vás nezbyde nic jiného, než po vyčerpaných možnostech na izolaci domu a venkovních žaluzií nebo rolet stejně přemýšlet o nákupu klasické klimatizace.
Náš nepřítel – Rosný bod a jak ho změřit nebo spočítat? Pro stanovení hodnoty rosného bodu musíme znát dvě veličiny – teplotu a relativní vlhkost prostředí. To dnes měří i ty nejlevnější meteorologické stanice. Problém je v tom, že vlhkost je v různém prostředí jiná a během dne se mění.
Jinou hodnotu naměříte ve venkovní prostředí, jinou v garáži nebo koupelně, jinou v technické místnosti a jinou v obytných místnostech. Rozdíly mezi nimi mohou být až v mnoha desítkách procent. Hodnotu rosného bodu pak již najdete v tabulkách nebo grafech.
Vysvětlíme si to na následujícím příkladu. Teploměry s vlhkoměry naměřily:
Venku 32 stupňů a 35% vlhkost
V pokoji 23 stupňů a 60% vlhkost
V technické místnosti 26 stupňů a 55% vlhkost
Z tabulky odečteme, že rosný bod venku je 13,8 stupňů, v pokoji 16,9 stupňů, v technické místnosti 17,2 stupně. Minimální hodnotu teploty Chladící vody musíme použít podle nevyšší hodnoty z výpočtu a pro jistotu přidat rezervu alespoň minimálně jeden stupeň. (Raději ale dva)
Pro výpočet byly použity hodnoty, které jsou v létě velmi reálné. A vidíte, že jsme se skutečně začali blížit hodnotě 20 stupňů, kterou Acond určil jako výchozí pro nastavení hodnoty chladící vody. Pokud si budete jisti správností svých měření, můžete v případě dobrých podmínek tuto hodnotu ještě o maximálně 2 stupně snížit.
Jak je na tom efektivita a spotřeba při tomto způsobu odebírání tepla z místnosti (tedy chlazení)?
Čerpadlo v režimu chlazení pracuje v tzv. reverzačním režimu – tj. stejném, jaký nastane v topné sezoně při rozmrazování. Tzn. je použito teplo z objektu (akumulační nádrže, podlahového topení nebo radiátoru), čerpadlo ho odere prostřednictvím podlahové spirály nebo radiátoru a venkovní jednotka ho vyfoukne ven. (Velmi zjednodušeně řečeno). V tomto režimu je zde tedy ve hře podobně jako u topení tepelný faktor, tak v tomto případě se jedná o chladící faktor. Jeho hodnota se pohybuje podle podmínek v podobném rozpětí hodnot, jako u topného faktoru, tj, mezi 3 až 5. Pro odebrání 4kWh tepla z místnosti spotřebujeme tedy asi 1 kWh elektrické energie na příkon čerpadla v režimu chlazení. Oproti klasickým klimatizacím je to sice podstatně méně, ale na druhou stranu, účinnost takového chlazení není moc veliká. Pro docílení žádoucího efektu bude nutné počítat s tím, že čerpadlo poběží prakticky nonstop, navíc, kvůli velmi malému rozdílu vstupní a výstupní teploty, bude kompresor velmi často spínat i vypínat.
Klasický graf teplot v chladícím režimu můžete vidět na grafu:
V nočních hodinách bylo chlazení zapnuto bez ofukování radiátorů ventilátory. V přibližně půl hodinových intervalech protočilo čerpadlo primárního okruhu vodu mezi venkovní nádrží a akumulační nádobou. V 7.45 nahřálo čerpadlo TUV na 40 stupňů a pak pokračovalo v chladícím režimu. Teplota chladící vody na vracečce do čerpadla byla nastavena na 18 stupňů (hodnota rosného bodu byla okolo 15 stupňů) a vidíte, že i při venkovní odpolední teplotě kolem 35 stupňů se podařilo vnitřní teplotu udržet na 24 stupních. V domě jsou osazeny předimenzované velkoplošné radiátory a pro chlazení byl použit ofuk ventilátory o celkovém příkonu 35 wattů.
Spotřebu chlazením čerpadlem Acond je možné sledovat v aplikaci Acondac, ve které je patrné jak celkové množství odebrané energie z domu, tak elektrická spotřeba čerpadla, ale i počet startů kompresoru i počet jeho odpracovaných motohodin. Protože se jedná o reverzační chod čerpadla, dané parametry najdete pod položkou odmrazování.
Graf takového dne pak vypadá takto:
Statistika v rámci týdenního sledování je v Acondacu zobrazena jako celkově záporná hodnota odebrané energie, v denní bilanci z 15. 7. 2023 odečtete číselné hodnoty chlazení (odmrazování) i počet startů kompresoru a počet odpracovaných hodin.
Podrobnější informace o možnostech chlazení tepelným čerpadlem Acond Pro získáte také na videu zde: