Zkušenosti se stavbou a provozem tepelného čerpadla voda-voda

Poslední aktualizace: květen 2012

Rozhodnutí ke stavbě tepelného čerpadla (TČ) přišlo zcela náhodou - při stavbě autobusové zastávky. Před naším domem bagrista objevil meliorační studnu. Při bližším ohledání jsem zjistil její hloubku 3,5 m, stálý odtok přepadem 3 l/s a teplotu vody 13 C. Tím se zrodil nápad část vody ochladit a použít pro vytápění rodinného domu stojícího 25 m od studny.

Náhodné objevení studny při budování autobusové zastávky.

Celý následující rok jsem sledoval průtok vody i její teplotu. Studna dávala stabilní průtok a teplota vody neklesla pod 11 C během celého roku. Rozbor vody ukázal na její tvrdost. Do vody jsem dal na dva měsíce přesně odvážené kousky kovů pro stanovení její agresivity a potvrdila se lehká agresivita na měď, hliník, zinek a ocel. Primární výměník TČ proto musel být zhotoven z nerezu namísto z obvyklé mědi.

Komerční TČ jsem od počátku zavrhl, zdála se mi jednak předražené a technicky nevyhovující, např. měděný výměník na primární straně, který nebyl vhodný na lehce agresivní vodu. Velkou službu udělala kniha od Ing. A. Žeravíka Stavíme tepelné čerpadlo. Shodně s ním jsem došel k závěrům:

Časový harmonogram stavby

Celou stavbu jsem provedl legálně jako nepodnikající fyzická osoba. Studna jako primární zdroj tepla leží na obecním pozemku. Bylo proto nutné domluvit s obcí věcné břemeno pro položení potrubí délky cca 4 m. Účastníkem územního a stavebního řízení je obec, stavební úřad, já a další dotčené orgány státní správy. Všechny úřady mi vyšly vstříc a vyřízení všeho znamenalo pouze spoustu papírování. Naštěstí se nikdo neodvolal ani nedělal problémy. TČ je umístěno do přístavku kvůli nedostatku místa uvnitř RD, případnému vytopení a hluku. 

Technické provedení a detaily

TČ je připojeno na akumulační nádrž objemu 500 l a dále na velké litinové radiátory ústředního topení. Všechny okruhy TČ i ústředního topení byly nově vybudovány. Do akumulační nádrže je dále vložen měděný výměník na předehřev teplé užitkové vody. K ocelovému výměníku uvnitř akumulační nádrže je zkušebně připojen solární panel pro letní provoz. Během zimy při -12 C byla max. teplota v akumulační nádrži 45 C. Skutečný topný faktor (COP) TČ se započtením všech oběhových čerpadel i samonasávacího čerpadla je 3,2. Pár obrázků z realizace pro ilustraci.

Začátek stavby přístřešku pro TČ. Ze zdi jsou vidět měděné trubky pro připojení okruhu ústředního topení. Vzadu stojí jednotka TČ, pod zastávkou je studna pro odběr vody. Základy pro přístřešek. Napravo ze země tepelně izolované přívodní a odvodní potrubí primárního okruhu.
.
Téměř hotový přístřešek pro TČ. První běh jednotky TČ zapojené na funkční okruhy, bez tepelných izolací. Na spodní části je vidět námraza za TEV.
Po obalení izolacemi. TČ se samonasávacím čerpadlem SVA na primárním okruhu.
Akumulační nádrž. Odspoda: přetlakový pojistný ventil, výstup ze solárního výměníku, vstup TČ, výstup topení, čidlo pro solární panel, solární výměník vstup, výstup TČ, elektrokotel, 2x předehřev TUV, čidlo teploty pro TČ, bimetalový teploměr, tlakoměr. Pohled ze dveří na akumulační nádobu a elektrickou část s elektroměrem pro odečítání spotřeby.
Hotový přístřešek s osazenými solárními kolektory. Solární panel běží převážně od května do září, na zimu se přepne na TČ.

Následující obrázek ukazuje schéma TČ a topenářských okruhů ke květnu 2012 po několika drobných úpravách. Celý systém funguje prakticky bez větších závad a uvedené hodnoty z obrázku byly potvrzeny alespoň přibližným měřením. Na obrázku jsou uvedeny průtoky, výkony těles, dimenze trubek a obvyklé teploty. Podobný obrázek mě zoufale chyběl při počátku stavby.

Schéma okruhů TČ ke květnu 2012. Uvedené zapojení je v provozu od 09/2008 a je plně funkční pro specifikovaný RD.

Následující schéma ukazuje připojení solárních okruhů na stávající akumulační nádobu pro TČ. Solární okruh má vlastní regulátor Regulus SRS3, který umí měřit statistiku, vychlazovat kolektory a pracovat v různých zapojeních.

Schéma solárního okruhu pro dva kolektory. Uvedené zapojení je v provozu od 05/2012 a je plně funkční.

Během prvního roku jsem musel ještě vyléčit pár dětských nemocí, které jsou ostatně běžné u všech věcí:

Zajímavé jsou výsledky z detailního měření: celkový výkon topení, příkon kompresoru SCROLL, topný faktor (COP-coefficient of performance) samotného čerpadla SCROLL a skutečný COP se započtením všech příkonů oběhových čerpadel a čerpadla SVA. Uvedené hodnoty COP jsou podobné jako v knize Stavíme tepelné čerpadlo.

Změřené parametry tepelného čerpadla.

Závěr

Podle mého názoru zvládne stavbu TČ alespoň trochu šikovný kutil. Stejně jako kolem jiných nemasových projektů, i zde existuje komunita lidí, kteří rádi pomohou či poradí. Tak je zamýšlen i tento článek.