Jaký deskový výměník pro tepelné čerpadlo?

V následujícím článku bude diskutováno téma výběru vhodného výměníku tepla pro tepelnou čerpadlo. Správný výběr výměníku je klíčový pro efektivitu a výkonnost celého systému. Existuje mnoho rad a kritérií, která je třeba zvážit při výběru deskového výměníku tepla. Za prvé je třeba zohlednit technické parametry, jako je výkon, teplota provozu a průtok kapaliny. Dále je třeba věnovat pozornost materiálu, ze kterého je výměník vyroben, a jeho velikosti a konstrukci. Nesprávný výběr může mít vážné důsledky jak pro výkon tepelného čerpadla, tak pro celý systém. Pokud je výměník příliš malý nebo vyroben z nevhodného materiálu, může to vést k nízké účinnosti tepelného čerpadla, vysokým provozním nákladům a poruchám. Proto je vhodné konzultovat s odborníkem před konečným rozhodnutím.

Co je tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo je topná zařízení, které využívá tepelnou energii z okolí a přeměňuje ji na tepelnou energii pro ohřev vzduchu v budově a ohřev vody. Funguje na principu výměny tepla mezi dvěma prostředími - chladí jedno a ohřívá druhé. V případě centrálního topení tepelné čerpadlo odebírá teplo z vnějšího prostředí, například ze vzduchu nebo půdy, a poté je přenáší do topného obvodu v domě. Tento způsob vytápění je ekologičtější a energeticky úspornější než tradiční metody, jako jsou plynové nebo olejové kotle. Tepelné čerpadlo může také zajišťovat teplou užitkovou vodu, což je zvláště důležité při každodenních činnostech, jako je mytí nebo koupání.

Proč je výměník tepla nezbytný pro provoz tepelného čerpadla?

Nejprve je třeba zmínit, že s tepelným čerpadlem mohou spolupracovat 2 výměníky tepla. První je přímou součástí čerpadla a je nezbytný pro jeho činnost - jedná se o vnitřní výměník, často freonový, odolný vysokým tlakům.

Výměník tepla (vnitřní) je nezbytnou součástí provozu tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo funguje na principu přenosu tepla, tj. přenášení tepelné energie z jednoho prostředí do druhého. V případě vytápění místností tepelné čerpadlo odebírá teplo z vnějšího prostředí, jako je vzduch nebo půda, a přenáší ho dovnitř budovy. Výměník tepla vnitřní hraje zde klíčovou roli umožňující přesun tepla mezi chladicí kapalinou a topnou kapalinou bez jejich přímého kontaktu. Díky tomuto procesu je tepelné čerpadlo schopno efektivně přenášet teplo do místností, což zajišťuje jejich účinné a ekonomické vytápění. Výměník tepla je tedy nezbytnou součástí, která umožňuje hladký provoz tepelného čerpadla.

Druhý výměník - deskový výměník - někdy nazývaný vnějším - může být použit k oddělení tepelného čerpadla od topného systému, například pokud je systém starý a chceme chránit tepelné čerpadlo před jeho potenciálně nezdravým prostředím (instalace v otevřeném systému) - nebo pokud oběh tepelného čerpadla obsahuje glykol, který chrání čerpadlo před zmrazováním. Tento druhý výměník je v podstatě zcela nezávislý na prvním - freonovém výměníku - a je instalován za jiným účelem. Nemusí být vždy instalován.

Špatně zvolený výměník tepla pro tepelné čerpadlo - jaké to má důsledky?

Výměník freonu, neboli vnitřní, je součástí tepelného čerpadla a zřídka si ho sami vybíráme, obvykle je dodáván výrobcem jako součást sestavy. Naopak deskový výměník k oddělení tepelného čerpadla od topného nebo užitkového teplého vody (CWU) - si obvykle vybíráme sami (bez účasti výrobce PC) a měli bychom to udělat správně nebo požádat o pomoc odborníka.

Špatně zvolený výměník tepla pro tepelné čerpadlo může mít závažné důsledky. Především může vést ke snížení účinnosti procesu výměny tepla. Pokud není výměník správně vybrán podle potřeb budovy, nemusí poskytovat dostatečné množství tepla, což vede k zvýšení spotřeby energie a nákladů. Nesprávně zvolené parametry výměníku tepla mohou způsobit zvýšený hluk a zkrácení životnosti samotného tepelného čerpadla. Proto je důležité správně vybrat výměník tepla podle konkrétních potřeb budovy, abychom se vyhnuli těmto potenciálním problémům. 

Jak správně vybrat deskový výměník pro tepelné čerpadlo?

Výběr vhodného deskového výměníku pro tepelné čerpadlo je klíčovým krokem k zajištění efektivního provozu celého systému.  Deskové výměníky jsou často používány v tepelných čerpadlech kvůli účinnému procesu výměny tepla mezi kapalinami v celém topném systému. 

Při výběru deskového výměníku pro tepelné čerpadlo je třeba vzít v úvahu podmínky prostředí, ve kterém bude tepelné čerpadlo pracovat. V případě, že existuje riziko nízkých teplot, je nutné chránit systém před zmrazováním. K tomuto účelu se často používá glykol, který má mnohem nižší bod mrazu ve srovnání s čistou vodou (směs glykolu s vodou v poměru 3:2 mrazí až při -37ᵒC). Proto klíčovým aspektem v takovém případě je možnost použití glykolu s daným deskovým výměníkem tepla.

Při výběru deskového výměníku je důležité dbát na jeho výkon, konstrukci a materiál, aby bylo zajištěno optimální fungování celého systému. Výběr vhodného deskového výměníku pro tepelné čerpadlo je výzvou, která vyžaduje pečlivou analýzu všech faktorů ovlivňujících jeho provoz. Výměna tepla je klíčový proces v tepelných čerpadlech, proto je zajištění efektivního provozu deskového výměníku nesmírně důležité. 

Výběr plochy výměníku pro tepelné čerpadlo - výpočty

Dodavatel výměníků tepla pro tepelná čerpadla Nordic Tec používá koeficient výběru, který navrhuje správný poměr výměnné plochy výměníku k výkonu tepelného čerpadla, v závislosti na teplotách přívodu, které tepelné čerpadlo poskytuje našemu systému. Koeficient se samozřejmě vztahuje pouze na deskové výměníky značky Nordic Tec:

• Pro systémy topení/TV s pracovní teplotou minimálně kolem 50°C - na každých 10 kW výkonu tepelného čerpadla by měl být vybrán výměník tepla s výměnnou plochou kolem 1,50 m²
• Pro systémy topení/TV s pracovní teplotou minimálně kolem 30-35°C - na každých 10 kW výkonu tepelného čerpadla by měl být vybrán výměník tepla s výměnnou plochou až 3,00 m²

Snadno si všimneme, že první případ se obvykle vztahuje na budovy s radiátorovým topením, zatímco druhý se nejčastěji vztahuje na podlahové topení. Systémy se středními teplotami nebo smíšené systémy - radiátory/podlahové topení - by měly být také proporčně zohledněny a stejně by měly být vybírány deskové výměníky.

Výměník tepla - výpočty v případě použití glykolu nebo vody

Koeficient výběru výměníků tepla Nordic Tec pro tepelná čerpadla zohledňuje použití glykolu, který oslabuje přenos tepla. Pokud na obou stranách výměníku bude pracovat voda bez glykolu (oběh tepelného čerpadla je naplněn vodou) - můžete tyto koeficienty snížit o přibližně 10%.

Jak vybrat výměník pro tepelné čerpadlo v závislosti na teplotě přívodu?

Při výběru výměníku pro tepelné čerpadlo se často objevuje běžná chyba laiků ohledně odhadu očekávané teploty přívodu. V mnoha případech investoři tepelných čerpadel uvádějí nejvyšší teplotu, kterou tepelné čerpadlo může dosáhnout, např. 65 °C nebo 70 °C, opakující se podle letáku z obchodu s tepelnými čerpadly. Nemá to nic společného s realitou, práce při této teplotě by znamenala obrovské náklady a spotřebu energie, rychlé opotřebení tepelného čerpadla, aniž bychom brali v úvahu skutečnost, že v praxi není smysl zásobovat topení domu takovými teplotami. Doporučuje se to konzultovat s odborníkem a zjistit, při jakých teplotách má tento systém optimálně pracovat.

Dobrým výběrem pro tepelné čerpadlo budou následující pájené deskové výměníky dostupné v naší nabídce:

• výměník tepla s výkonem 50-110 kW,
• výměník tepla s výkonem 80-170 kW,
• výměník tepla s výkonem 100-200 kW,
• výměník tepla s výkonem 120-230 kW.

Co charakterizuje dobry výměník tepla pro tepelné čerpadlo?

Dobrý výměník tepla pro tepelné čerpadlo se vyznačuje několika důležitými vlastnostmi. Především by materiál, ze kterého je vyroben, měl být odolný a odolný vůči korozi. V tomto případě se často používá nerezová ocel 316L, která má vysokou odolnost vůči prostředí a je snadno udržovatelná čistota.

Další důležitou vlastností je vhodný výkon, tedy schopnost přenášet dostatečné množství tepelné energie z úložiště do cílového média. Výměník by také měl mít dostatečnou plochu pro výměnu tepla (takové modely začínají od 0,8-1,0 m2 plochy desek), aby mohlo docházet k účinnému odevzdávání nebo přijímání tepla. Čím větší plocha, tím větší možnost přenosu tepla, což se odráží ve výkonnosti a efektivitě fungování tepelného čerpadla. Čím větší plocha desek výměníku, tím blíže jsme k dosáhnutí schopnosti práce tepelného čerpadla při nižších teplotách - to pak zaručuje nižší spotřebu energie, tedy úspory - a statisticky nižší poruchovost čerpadla díky menšímu opotřebení. Investice do většího výměníku se tedy může vyplatit v časové perspektivě, i když je náklad na tepelné čerpadlo vyšší než u výměníků desek pro kotle nebo krby.

Výměník by měl být také dobře navržen z hlediska strukturálního, aby umožnil plynulý průtok média a minimalizoval odpor průtoku. Důležité je také, aby výměník tepla byl snadno ovladatelný a údržbatelný, umožňující rychlé a efektivní čištění a případné opravy. Všechny tyto vlastnosti jsou klíčové pro efektivní fungování tepelného čerpadla a zajištění tepelného komfortu v budovách.

S cílem zajistit možnost přístupu a snadného odstranění výměníku z instalace tepelného čerpadla (pro účely údržby, čištění apod.) je vhodné zvážit umístění na montážním nosiči, jako je na následujícím obrázku, který nám to zajistí.

Jak připojit deskový výměník tepla k tepelnému čerpadlu?

Pro správné připojení deskového výměníku tepla k tepelnému čerpadlu v centrálním topení je třeba dodržet několik důležitých kroků. Nejprve je nutné vyčistit povrch, na kterém bude výměník umístěn, a zajistit dostatečný prostor pro montáž. Poté je třeba ověřit, zda je tepelné čerpadlo připraveno, a zda jsou všechny součásti funkční a správně připojeny. Pokud je to nutné, je také třeba zajistit vhodné zabezpečení proti přetížení a zkontrolovat, zda všechny prvky instalace splňují bezpečnostní normy.

Po ověření, že je tepelné čerpadlo plně připraveno, můžeme přistoupit k připojení deskového výměníku. Je třeba určit vhodné místo pro výměník a zkontrolovat, zda je správně upevněn a nejsou na něm žádné volné části. Poté je třeba připojit přívodní a zpětné trubky tepelného čerpadla k odpovídajícím konektorům na výměníku. Je důležité zajistit správné utěsnění spojení, aby se předešlo únikům.

Pamatujeme přitom, že většina deskových výměníků pracuje protiproudově a není vždy možné volně volit směr průtoku. V tomto případě je třeba se držet pokynů výrobce.

Po připojení všech potřebných trubek a kabelů je třeba zkontrolovat, zda instalace správně funguje. Je třeba ověřit, zda výměník správně přebírá teplo z čerpadla a předává ho do centrálního topení, s ohledem na tzv. ztrátu tepla při startu, která je vyšší, a měla by se ustálit po předehřátí systému. Pokud vše funguje správně, můžeme přejít k finálním úpravám a nastavením, jako jsou teplota nebo průtok vody, aby bylo zajištěno optimální fungování celé instalace.

Jak se starat o deskový výměník tepla připojený k tepelnému čerpadlu?

Pro zajištění správného fungování tepelného čerpadla je nutné pravidelně kontrolovat stav výměníků tepla s ním spojených. Čistota deskového výměníku tepla je klíčovým prvkem pro zachování jeho účinnosti.

S postupem času, obvykle s postupem let, se na površích desek výměníku mohou hromadit usazeniny a nečistoty, jako je vápenec, rez nebo nečistota. Tyto usazeniny způsobují snížení průtoku tepla, což vede ke snížení účinnosti výměníku tepla a následně - tepelné čerpadlo bude muset kompenzovat vyšší spotřebou energie.

Pravidelné čištění umožní odstranění těchto usazenin a obnovení optimální účinnosti výměníku tepla. Důležité je také monitorovat a udržovat vhodné pracovní parametry tepelného čerpadla, jako je teplota, tlak nebo průtok. Pokud na jedné straně tepelného čerpadla používáme glykol a na druhé straně vodu uzavřeného okruhu - můžeme být optimističtější - protože problém s ucpáváním zařízení v uzavřeném okruhu není tak naléhavý. Horší situace nastává při práci v otevřeném okruhu, v tomto případě je vhodné monitorovat práci výměníku častěji a případně reagovat.</