Chlazení pomocí tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo v létě: místo vytápění příjemné chlazení
Pokud jsou splněny potřebné technické podmínky, mohou tepelná čerpadla sloužit nejen k vytápění, ale také k příjemnému chlazení. Ať už jde o systém vzduch/voda, země/voda nebo voda/voda – na rozdíl od běžných klimatizačních systémů tepelné čerpadlo chladí bez nepříjemného průvanu. Chlad se do interiéru přenáší prostřednictvím rozvodů podlahového nebo stěnového vytápění, což vytváří rovnoměrný a komfortní pocit ochlazení. Také deskový radiátor x-flair pro tepelná čerpadla umožňuje chlazení, pokud je vybaven speciální termostatickou hlavicí x-flair.
Rozlišujeme dva typy chlazení – aktivní a pasivní. Princip fungování je v obou případech podobný: zatímco v zimě tepelné čerpadlo získává teplo z okolního prostředí a předává jej do budovy, během léta naopak odvádí přebytečné teplo z interiéru ven. Díky tomu zajišťuje příjemné klima v domácnosti po celý rok.
Aktivní chlazení pomocí tepelného čerpadla
Pro aktivní chlazení (active cooling) musí být tepelné čerpadlo reverzibilní. To znamená, že chladicí okruh musí umožňovat změnu směru provozu.
Při aktivním chlazení totiž celý proces funguje opačně než při vytápění. Voda proudící v topných nebo samostatných chladicích okruzích odebírá z interiéru přebytečné teplo a odvádí jej do tepelného čerpadla.
Uvnitř tepelného čerpadla následně obrácený chladicí cyklus zajistí předání tepla do venkovního prostředí. Tepelné čerpadlo tak zůstává během chlazení stále aktivní a efektivně reguluje teplotu v domácnosti. Pro aktivní chlazení jsou ideální zejména velkoplošné systémy, jako je podlahové nebo stěnové vytápění, které zajišťují rovnoměrné a komfortní ochlazení bez průvanu.
Vhodné typy tepelných čerpadel:
Pasivní chlazení pomocí tepelného čerpadla
Pasivní chlazení (natural cooling) funguje čistě na principu přenosu tepla. Prostřednictvím otopných nebo chladicích okruhů je z interiéru odváděno přebytečné teplo, které se následně přes přídavný výměník předává do primárního okruhu tepelného čerpadla.
Získané teplo je pak prostřednictvím primárního okruhu odváděno do země nebo spodní vody. Během pasivního chlazení zůstává samotné tepelné čerpadlo vypnuté, a pracuje tedy pouze přirozený proces výměny tepla. Díky tomu je tento způsob chlazení mimořádně úsporný a energeticky efektivní. Stejně jako u aktivního chlazení jsou ideální chladicí plochou podlahové nebo stěnové vytápění, které zajišťuje rovnoměrné a příjemné ochlazení interiéru bez průvanu.
Vhodné typy tepelných čerpadel:
Rozdíl mezi aktivním a pasivním chlazením
Pasivní chlazení
Při pasivním chlazení se voda v rozvodech tepla ochlazuje výhradně výměnou tepla se zemí. Voda o teplotě přibližně 18 °C proudí otopnými a chladicími okruhy a odebírá teplo z obytných prostor.
Odvod tepla je zajištěn pomocí dodatečného výměníku tepla, který přenáší přebytečnou energii do zemního prostředí. Tepelné čerpadlo přitom samo aktivně nepracuje. V provozu zůstává pouze čerpadlo zdroje tepla a oběhové čerpadlo otopné soustavy, která zajišťují cirkulaci a potřebnou výměnu tepla.
Aktivní chlazení
U aktivního chlazení je princip činnosti tepelného čerpadla obrácený. V horkých dnech tepelné čerpadlo odebírá teplo z interiéru a prostřednictvím kompresoru jej aktivně odvádí ven. Budova tak v podstatě funguje jako „lednice“.
Tepelné čerpadlo pracuje v aktivním režimu. Chladicí okruh, který zahrnuje vypařování, stlačování a kondenzaci chladiva, běží opačným směrem než při vytápění: původní výparník se stává kondenzátorem a kondenzátor se mění na výparník.
Extra tip
Pokud je chlazení realizováno prostřednictvím podlahového nebo stěnového vytápění, nesmí teplota klesnout pod bod tání. V opačném případě by mohlo dojít ke kondenzaci vlhkosti na povrchu nebo uvnitř konstrukce podlahy, což může způsobit poškození. Bezpečný provoz zajišťují speciální čidla, která sledují teplotu a relativní vlhkost vzduchu. Při poklesu teploty pod rosný bod automaticky sníží chladicí výkon nebo chlazení zcela vypnou.
Obecné požadavky
Stínění
Důležitou součástí budov s možností chlazení je kvalitní stínění okenních ploch. Aby byl chladicí účinek v interiéru skutečně znatelný, je nutné minimalizovat solární zisky ze slunečního záření. Jinak může v letních dnech do budovy pronikat více tepelné energie přes okna, než kolik dokáže chladicí systém odvést.
Chlazení v místnosti
V místnosti musí být instalován vhodný chladicí systém, aby bylo možné využít i studenou vodu dodávanou tepelným čerpadlem. Nejjednodušším řešením je využití podlahového vytápění, které lze pomocí vhodné regulace a hlídání rosného bodu přeměnit na podlahové chlazení. Účinnost podlahového chlazení v místnosti však silně závisí na vzdálenosti mezi systémem podlahového vytápění a podlahou (např. dlažba nebo dřevěná podlaha) a také na typu konstrukce budovy. V závislosti na těchto faktorech může mít podlahové chlazení jen omezený vliv na snížení pokojové teploty. Případné další nebo doplňkové chladicí systémy, jako jsou stropní chladicí systémy nebo ventilátorové konvektory v různém provedení, mohou ve většině případů mnohonásobně zvýšit chladící výkon v místnosti.
Rosný bod
Velmi důležitým faktorem při chlazení budov je rosný bod. V závislosti na okolní teplotě, teplotě přívodu, vlhkosti vzduchu a povrchových vlastnostech může při chlazení dojít k nežádoucí kondenzaci vlhkosti při překročení rosného bodu. Tomu je nutné za každou cenu zabránit, protože vznik kondenzátu může způsobit vážné škody na budově i systému. Při využití funkce chlazení musí být veškeré potrubí a tvarovky vyrobeny z materiálu odolným proti korozi. Současně je nutné potrubí i akumulační nádoby nebo hydraulické odlučovače uvnitř budovy opatřit parotěsnou izolací.
V závislosti na typu systému musí být buď zajištěna kontrola rosného bodu a při jeho dosažení automaticky deaktivovat chlazení, nebo musí být vzniklý kondenzát kontrolovaně odváděn (např. u ventilátorových konvektorů).
Kontrola rosného bodu v systému podlahového vytápění a chlazení
Doporučuje se instalovat vždy alespoň jedno čidlo rosného bodu přímo u akumulační nádoby, za příslušným oběhovým čerpadlem topných/chladicích okruhů. Dále je nutné umístit a připojit čidlo rosného bodu v každém rozdělovači podlahového vytápění (FBH).
Přepínání z vytápění na chlazení - Change/Over (C/O) signál
Aby celý systém vytápění a chlazení v budově věděl, v jakém provozním režimu se nachází, využívá se tzv. Change/Over signál (C/O). Nadřazený regulátor – zpravidla tepelné čerpadlo – rozhoduje nejčastěji na základě venkovní teploty, zda bude systém topit nebo chladit. Při přepnutí z režimu vytápění na chlazení dojde k sepnutí nebo rozepnutí kontaktu, který tuto informaci předá všem účastníkům systému (např. podlahovému vytápění/chlazení). Ti tak automaticky přejdou do režimu chlazení.
Plánování a projektování systému chlazení
Pro zajištění správné funkce chladicího systému se doporučuje provést detailní výpočet chladicí zátěže. Je nutné určit celkovou chladicí potřebu objektu, požadovaný výkon jednotlivých systémů v místnostech a další klíčové parametry. Do výpočtu je třeba zahrnout také solární zisky ze slunečního záření, vnitřní tepelné zisky z elektrických spotřebičů a osob, stejně jako výměnu vzduchu při přirozeném nebo řízeném větrání budovy.