AZE Kroměříž 2012

Druhý ročník konference Alternativní energie, organizované Společností pro techniku prostředí, proběhl tradičně v Kroměříži. Tedy ve městě, které se do historie českých pionýrů výroby a prosazení tepelných solárních kolektorů zapsalo výrazným písmem. Následující text je pokusem vybrat z některých přednášek zajímavé postřehy, citace a slovy redaktora, volenými na podkladě smyslu přednášek, naznačit zájemcům o techniku využití alternativních zdrojů tepla, kterým směrem jde vývoj, případně který příspěvek by je mohl podrobně zajímat. Vynechány jsou většinou příspěvky, které byly v podobném znění v časopise Topenářství instalace zveřejněny.

Ivan Beneš

Z pohledu dvou generací dopředu dnes nedokážeme jasně předpovědět v jakém prostředí a s jakými energetickými zdroji budou lidé žít. Již tato dekáda je velmi nejistá a dění připomíná vlak, který zrychluje, aniž by strojvedoucí měl jistotu, že koleje vedou do žádoucí stanice. Projevem jsou například i různé podpůrné kampaně, které jak rychle začínají, tak rychle končí. Budoucnost ovlivní tři klastry rizik:

• Klastr ekonomické nerovnováhy je vzájemné působení fiskální krize, kolapsu akciových trhů, globální nerovnováhy a volatility měn.
• Klastr nelegální ekonomiky je tvořen korupcí, nelegálním obchodem, organizovaným zločinem a slábnoucím státem.
• Klastr voda, potraviny, energie tvoří klimatická změna, vodní bezpečnost, potravinová bezpečnost, energetická bezpečnost a volatilita cen.

Především klastr voda, potraviny, energie může vyvolat velké sociální bouře, které ukončí naši dosavadní lehkost bytí. Ropa zůstává jedním z rozhodujících faktorů mezinárodních vztahů. Podobně se jím stává i zemní plyn. I proto se v poslední době objevuje snaha o rozvázání závislosti ekonomického růstu na spotřebě energie. Po tomto volají stratégové korporací, občanská hnutí obávající se změny klimatu i politické reprezentace hájící bezpečnost státu. Přímou závislost hospodářské prosperity na objemu užívané energie se ale dosud rozdělit nepodařilo.

Byť to v současné situaci jde někdy i proti trhu, některé státy se na zhroucení trhu fosilních energií v souvislosti s vyčerpáním jejich zdrojů, případně s omezením jejich dostupnosti z důvodů nejrůznějších geopolitických sporů, dlouhodobě připravují, například Německo, ale hovořit lze i o Japonsku a dalších. V okamžiku nedostatku pohonných hmot poklesne schopnost armád bránit stát a ten se stává bezbranným. Ať se nám to líbí, či nelíbí, tak obnovitelné zdroje energií jsou dnes jediné, o jejichž dostatku či nedostatku nerozhoduje vlastnictví zásob uložených v Zemi, mezinárodní spory až válečné konflikty. Přispívají ke stabilitě, tedy k energetické jistotě, a v budoucnosti bude význam tohoto faktu dále posilovat.

Aleš Bufka

Ze statisticky zpracovaných informací o využití OZE vyplývá, že ceny palivového dřeva, dřevěných briket i pelet každoročně stále rostou, i když s přiblížením k cenám v sousedních státech již méně rychle. Vidět je to zejména na dřevěných peletách, kde lze v současnosti hovořit o narovnání vztahu mezi nabídkou a poptávkou. Zajímavým faktem může být zvýšení počtu bytů v rodinných domech vytápěných elektřinou, které zřejmě souvisí se snižováním potřeby tepla lepšími tepelně-technickými vlastnostmi, kdy i přímotopné vytápění může být ekonomicky zajímavou alternativou, a také zvýšením vy­užití tepelných čerpadel. V oblasti prodeje solárních kolektorů bude rok 2012 znamenat návrat na úroveň pravděpodobně do doby zahájení působnosti programu Zelená úsporám. Prodej tepelných čerpadel v roce 2011 těsně přesáhl 7000 kusů. V nově kolaudovaných RD představovaly, s podílem 1928 kusů tepelných čerpadel, tyto RD 8,4 %.

Helena Doležalová

Nový Zákon o podporovaných zdrojích energie obsahuje v části „změna zákona o hospodaření energií“, tj. zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií doplňující ustanovení, z nichž první by mělo nabýt účinnosti dnem vyhlášení zákona o podporovaných zdrojích energie a druhé dnem 1. ledna 2015:

1. „U nových budov veřejné správy a při zásadních změnách dokončených budov veřejné správy v případě technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti instalace obnovitelných zdrojů energie vyplývající z průkazu, je stavebník nebo vlastník budovy povinen tyto zdroje instalovat. Tato povinnost může být splněna také výstavbou budovy s nulovou spotřebou energie nebo prostřednictvím dodávky tepelné energie ze soustavy zásobování tepelnou energií, ve které byla v předcházejícím kalendářním roce vyrobena více než polovina tepelné energie z obnovitelných zdrojů.”
2. „U nových budov a při zásadních změnách dokončených budov v případě technické, ekonomické a ekologické proveditelnosti instalace obnovitelných zdrojů energie vyplývající z průkazu, je stavebník, vlastník budovy nebo společenství vlastníků jednotek povinen tyto zdroje instalovat. Tato povinnost může být splněna také výstavbou budov s nulovou spotřebou energie nebo prostřednictvím dodávky tepelné energie ze soustav zásobování tepelnou energií, ve které byla v předcházejícím kalendářním roce vyrobena více než polovina tepelné energie z obnovitelných zdrojů.”

Z ustanovení vyplývá význam průkazu ENB budovy, neboť zásadním způsobem ovlivní koncept modernizace budovy. Pro rozvoj CZT se rozvojový potenciál skrývá ve zvýšení podílu OZE nad 50 %.

Vladimír Jirka, Jan Pokorný

Při výstavbě objektů, úpravách jejich okolí, se běžně přehlíží faktory spojené s tím, jak množství a stav vegetace ovlivňují vlastnosti tohoto prostředí. Vegetace působí jako přírodní klimatizace a podceňování její úlohy zvyšuje energetickou náročnost budov. Například významně ovlivňuje tepelné sálání z osluněných ploch, které zbytečně zvyšuje nároky na klimatizaci a chlazení. Architekti by ji proto neměli chápat jen jako zdobný prvek, ale jako nutnou součást snižování energetické náročnosti objektů se zahrnutím jejich okolí.

Jaroslav Peterka

Příspěvek řeší různé prostorové i energetické úlohy působení slunečního svitu na obecné plochy v prostoru v různých úhlech vůči Slunci. Je vybráno a graficky i tabelárně zpracováno několik úloh tak, aby se daly prakticky aplikovat na aktivní využívání sluneční energie pro solární termické soustavy. Význam používání optimalizačních výpočtů roste se zvětšováním kolektorových polí. U malých soustav lze po­užít typizovaná data, protože menší odchylky jsou z hlediska celoročního energetického zisku zanedbatelné a možnost optimalizace polohy kolektorů podle požadovaného provozního profilu bývá omezená.

Tomáš Matuška

Ti, co se zabývají hodnocením solárních soustav, by se měli seznámit s příspěvkem „Přednosti a úskalí hodnocení solárních soustav podle ČSN EN 15316-4-3“. Autor upozorňuje na místa hodnocení, kde lze snadno udělat chybu, názorně vysvětluje, jak volit požadované parametry, odlišnosti od jiných metod.

Alfréd Gottas

Příspěvek uvádí zásady návrhu solárních termických soustav pro bytové domy. Diskutováno je několik variant plochy kolektorů a objemu zásobníku ve vztahu ke křivce účinnosti kolektoru.

Petr Kramoliš, Mojmír Vrtek, Stanislav Plaček

Stagnační stavy v solárních soustavách je nutné předvídat a řešit při jejich návrhu a volbou vhodných konstrukčních prvků. U velkých soustav se osvědčuje použití chladičů, které jsou do soustavy řízeně zapojeny při nárůstu tlaku a nebezpečí vzniku stagnačního stavu.

Vlivem nedostatečných opatření k zabránění vzniku stagnačních stavů dochází k úniku solární kapaliny přes tlakový ventil. Vzhledem k tomu, že složky solární kapaliny se odpařují různě, dochází ke změně koncentrace, a tedy ke změně teploty, kdy solární kapalina zmrzne. Proto je důležité při doplňování kapaliny ověřovat její složení a podle něj upravovat složení doplňující kapaliny. Také je nutné si uvědomit, že složení solární kapaliny ovlivňuje potřebnou velikost expanzního prostoru!

Dalibor Skácel

Problematika solárních systémů pro vytápění zahrnuje:

• Tepelný paradox, tj. „Čím více solární energie spotřebuji ke svému prospěchu, o to více energie ze Slunce získám pomocí identické technologie a s vyšší účinností přeměny.
• Funkce „Ready to go“ – Přesunem spotřeby tepla pro praní, mytí nádob, vytápění atd. do doby dostatku tepelné energie ze Slunce je možné maximálně uvolňovat kapacitu zásobníku, snížit provozní teploty na kolektorech, a tedy zvýšit účinnost transformace slunečního záření na teplo.
• Funkce „Not necessary“ – Řízené nevybíjení. Při nepříznivých podmínkách pro činnost solární soustavy – slabý sluneční svit – se aktivací této funkce částečně nebo zcela blokuje výdej tepla ze zásobníku podle zvolené priority. Souvisí s tím omezení uživatelského komfortu, což může například znamenat na počátku zastavení ohřevu vody pro mytí rukou až po „studenou sprchu“.

David Borovský

Evropské zkušenosti naznačují, že cesta k zapojení velkých solárních soustav do CZT je možná a v závislosti na nastavení daňové struktury lze uvažovat s návratností do 10 let. V současnosti je v Evropě téměř 90 soustav s celkovou plochou apertury nad 1000 m².

Luboš Buchta

Solární hybridní fotovoltaicko-tepelné kolektory, vzduchové, nebo kapalinové, jsou dosud v praxi málo rozšířenou variantou. Zájem o ně ve světě roste, jak dokazují tři evidovaní výrobci kolektorů vzduchových a dva kapalinových v roce 2006 oproti pěti výrobcům vzduchových a devatenácti kapalinových letos.

Pro efektivní provoz, ale i pro dlouhou životnost fotovoltaické části kolektoru, je nutné zabezpečit dostatečný odvod tepla, protože s růstem teploty fotovoltaické části výrazně klesá její účinnost. To může být v řadě obvyklých případů instalace současných tepelných solárních systémů problém, pokud se tento požadavek zanedbá. Proto existují i různé konstrukce a způsoby využití tepla.

Petr Kramoliš, Pavel Kopecký

Sezónní horizontální zásobník tepla v podloží budovy je jednou z variant pro odložení spotřeby tepla ze solární soustavy na pozdější dobu. Pomocí počítačových simulací analyzovali autoři jeho provoz. Nabíjení a vybíjení zásobníku bylo zvoleno tak, aby přibližně odpovídalo množství tepla produkovaného solárním systémem a předpokládanému odběru tepla, tj. rozložení potřeby tepla na vytápění dvou nízkoenergetických rodinných domů. Z analýzy, dokumentované i konkrétní případovou studií, vyplývá potřeba se dále zabývat optimalizací tepelné izolace, uložením smyček potrubí – registru, vlhčením zeminy aj. s ohledem na dosažení optimální ceny a akumulační kapacity zásobníku.

David Borovský, Jana Caletková

Dánské město Marstal je pojmem v oblasti velkoobjemových vodních akumulátorů tepla realizovaných jako krytá zemní nádrž. Nový projekt Sunstore 4 zahrnuje vybudování sezónního vodního výkopového zásobníku o objemu 75 000 m³. Měrné náklady spojené s realizací zásobníku se z předpokladu 22 EUR/m³ zvýšily na 41 EUR/m³ z důvodu vyšších nákladů na vodu jako akumulační látku, nutnosti nepředpokládaně velkého odčerpávání spodních vod v místě realizace a nákladů spojených s vývojem konstrukce a materiálu víka zásobníku, které v těchto rozměrech doposud nebylo realizováno. Celý systém využívá v nadprůměrné míře sluneční energii prostřednictvím tepelných kolektorů, která je doplňována tepelnou energií fytomasy z rychlerostoucích dřevin využívanou v ORC cyklu. Pro potřeby instalovaného zdroje budou rychlerostoucí vrby pěstovány zhruba na 280 ha zemědělské půdy. Výsledná produkční cena tepla by se měla pohybovat mezi 280 a 420 Kč za GJ. Cena vyráběné elektrické energie by pak neměla přesáhnout 2 500 Kč za MWh.

Miloš Lain

Každý systém pasivního chlazení, včetně systému aplikovaného v nové budově ČVUT, vyžaduje roční až dvouroční zkušební provoz, během kterého je nutné systém chlazení „vyladit“, nastavit potřebné provozní parametry a rovněž naučit jak profesionální obsluhu, tak i uživatele v jednotlivých místnostech, jak mají s regulačními prvky, které mají k dispozici (například i otevíratelná okna), zacházet. Zkušenosti z ČVUT ukazují, že je to alfa i omega dosažení předpokládaných energetických úspor a požadované kvality vnitřního prostředí. Maximální spolupráce a vstřícnost provozovatele je nutná v prvních letech provozu takovéto budovy, neboť nelze očekávat, že by byly všechny chyby a nedostatky v takto složitém systému odstraněny během testů při uvádění budovy do provozu. Také logika regulace systému je nestandardní a je vhodná její postupná optimalizace. Proto by realizace systémů měření a regulace a především jeho naprogramování měla být kontinuálním procesem monitorování a úprav systému, než jednorázovou dodávkou při realizaci stavby.

Ukázalo se, že je třeba při simulaci více zohlednit i okolí budovy, které má na noční větrání zcela zásadní vliv.

Antonín Kolbábek, Michal Jaroš

V příspěvku Vliv vstupních klimatických dat na výsledky energetické simulace zemního výměníku tepla upozornili na skutečnost, že rozdíly plynoucí z využití 4 různých klimatických databází mohou při simulaci provozu výměníků dosahovat i desítek procent. Rozdíly celkového získaného tepla se pohybují okolo 10 %, celkového získaného chladu až 30 %; rozdíly v celkové době využití během zimního/letního provozu jsou ještě větší. Přes tyto výhrady představuje celoroční energetická simulace nejspolehlivější způsob posouzení projektu zemního výměníku tepla, zejména pokud jeho hlavní přínos spočívá v protimrazové ochraně navazujícího rekuperačního výměníku.

Zdeněk Zikán

Autor se dlouhodobě zabývá monitoringem spotřeb energie v pasivních domech Koberovy. Předkládá výsledky, z nichž vyplývá skutečná spotřeba energií jednotlivých domů. Je vidět, že není shodná u všech domů. Skutečná spotřeba je oproti výpočtovým hodnotám z projektů dána skutečným počasím v dané oblasti v určité době, ale především skutečným chováním obyvatel daného objektu.

Jiří Kalina

Základem tepelného hospodářství dvoupodlažního RD (4+1 ve svahu, dle projektu tepelné ztráty 6,7 kW při výpočtové venkovní teplotě –15 °C, je podlahové vytápění s teplotním spádem 43/35 °C v koupelně a WC doplněné otopnými tělesy na stejný teplotní spád) je tepelná centrála CTC EcoEl obsahující akumulační nádrž o objemu 223 l a dvě elektrická topná tělesa. Jedno ve spodní části nádrže o výkonu 6 kW. Druhé v horní části o výkonu 9 kW s možností spínání v krocích po 1,5 kW slouží primárně pro přípravu teplé vody, která je řešena průtokově, a po připojení tepelného čerpadla slouží i jako bivalentní zdroj (spodní těleso je blokováno). Tepelné čerpadlo vzduch-voda CTC EcoAir 107 a solární sestava se dvěma kolektory Regulus KPW 1, každý s plochou apertury 2,37 m² byly instalovány v roce 2011. Při porovnání nákladů a cen elektrické energie z let 2010, 2011 a 2012 a odhadnutém růstu 5 % ročně vychází návratnost dodatečné investice do TČ a solární soustavy na 12 let. V porovnání 2010/2011, včetně přepočtu podle denostupňů na stejné klimatické podmínky, vznikla energetická úspora 52 % při vytápění a přípravě teplé vody.

Zdeněk Lyčka

Pro odhad reálných nákladů na vytápění dřevními peletami je nutné použít reálné hodnoty. V běžném rodinném domě s roční spotřebou tepla 80 GJ lze spálit až o 25 % více pelet, než napovídá bilanční výpočet stanovený na základě nesprávných „tabulkových“ předpokladů. Začíná to již výhřevností pelet, jejíž maximálně použitelná výše je cca 17,1 MJ/kg (4,75 kWh/kg), nikoliv často uváděných ideálních 18,7 MJ/kg. V praxi dosažitelná účinnost spalování se blíží hranici 82 %, nikoliv slibovaným 92 % za ideálních podmínek. Proto v daném domě nebude reálná spotřeba na úrovni slibovaných 4,7 tun, ale spíše reálných 5,7 tun pelet.

Vladimír Stupavský, Marek Řebíček

Z příspěvků Mezinárodní obchod s peletami – současnost a výhled do roku 2020 a dále Pelety, ekopaliva a kotle na biomasu v České republice vyplývá, že pelety ztrácí svou pevnou vazbu na region, kde dřevní hmota k jejich výrobě narostla. Mezinárodní obchod, resp. mezikontinentální obchod s peletami činil v roce 2010 přibližně 2 mil. tun pelet (včetně obchodů mezi východní a západní Evropou) a téměř většina se uskutečnila mezi Severní Amerikou a západní ­Evropou. Celkový mezinárodní obchod by mohl dosáhnout v roce 2020 přes 18 mil. tun pelet nebo přibližně 40 % celkové produkce. Výroba pelet v Česku přirozeně kopíruje silný dřevozpracující průmysl či je ideálně jeho součástí. Dnes stojí řada českých peletáren na zelené louce, piliny dováží a bez pevné vazby na zdroj kvalitních dřevěných pilin je jejich ­situace do budoucna silně ohrožena.

Václav Helebrant

Dimenzování a volba tepelného čerpadla podle roční energetické bilance a optimálního proběhu (roční provozní doby) je doporučenou metodou zabraňující poddimenzování TČ a jeho vystavení nadměrnému počtu provozních hodin, který zkracuje jeho životnost. Na řadě vhodně navržených instalací TČ s kompresory scroll již byla překročena výrobci slibovaná životnost, tedy provozní doba 30 000 hodin do výměny kompresoru a je reálné, že dobře instalované a provozované tepelné čerpadlo může mít životnost i 50 000 provozních hodin a vyšší. Je třeba maximálně využívat práci kompresoru a dbát, aby podíl bivalentního zdroje na roční bilanci energie byl nižší než 5 %.

Ondřej Hojer, Robert Krainer

Vytápění velkoprostorových objektů sálavými panely a tepelnými čerpadly je v současných podmínkách zajímavou alternativou. Zateplování stavebních konstrukcí hal snižuje jejich tepelné ztráty. Snižují se i ztráty způsobené větráním, neboť se využívá nucené větrání se zpětným získáváním tepla nebo se větrání, vzhledem k objemu objektu, vůbec neřeší. Vznikají i situace, kdy prakticky bodové zdroje, jakými jsou světlé zářiče, nemohou být uplatněny, neboť vysoký tok tepelné energie z nich v běžně vysokých objektech nelze rozprostřít na potřebnou plochu, aby nedocházelo k místnímu přetápění, například i k překročení hygienických norem týkajících se přípustné výše osálání hlavy. Tyto podmínky umožňují přejít k vytápění nízkoteplotními sálavými panely, pro které jako zdroj tepla může být využito i tepelné čerpadlo.

Autoři prezentovali konkrétní případovou studii haly s výpočtovou tepelnou ztrátou 75 kW, ve které zvažovali vytápění vodními sálavými panely se čtyřmi různými zdroji tepla – předávací stanicí z CZT, standardní plynový kotel, kondenzační plynový kotel a tepelné čerpadlo. Každému zdroji tepla odpovídají trochu jiné rozměry sálavých panelů určené s ohledem na možné provozní teploty. Z hlediska pořizovacích nákladů (bez nákladů na přípojku) je pro daný objekt nejlevnější varianta s předávací stanicí. Při srovnání ekonomickým přepočtem na cenu peněz (NPV) po patnácti letech provozu vyšla jako nejvýhodnější varianta s kondenzačním plynovým kotlem. Je následována variantami se standardním kotlem a tepelným čerpadlem a nejméně výhodná je varianta napojení na CZT, která původně vedoucí pozici opustí již zhruba po třech letech provozu.

Vyhodnocení bylo provedeno pro konkrétní velikost zdroje tepla, a právě ta může výsledky výrazně ovlivnit vzhledem k cenovým skokům mezi různě velkými zdroji tepla.

Emil Izakovič

Praktická realizace tepelného čerpadla, poháněného plynovým motorem na místo obvyklého elektrického na Smolenickém zámku na úpatí Malých Karpat, prokázala již za první sezónu úspory ve spotřebě plynu na úrovni téměř 25 %. Použité tepelné čerpadlo o výkonu 80 kW je doplněno dvojicí kondenzačních kotlů o výkonu každého z nich 311 kW. Tepelné čerpadlo je využíváno i pro klimatizaci kongresových sálů a apartmánů na zámku.

Petr Šimek

Výhodou tepelných čerpadel pracujících s chladivem CO₂ je dosažení vyšších teplot vhodných pro ohřev vody s vyšším topným faktorem oproti TČ se syntetickými chladivy. CO₂ je přírodní chladivo, které má navíc příznivé vlastnosti z hlediska životního prostředí. Systém TČ pracuje v nadkritickém režimu, kde CO₂ nekondenzuje, ale ochlazuje se v chladiči plynu, a proto systém dosahuje až o 20 % lepšího topného faktoru než konvenční systémy. Z tohoto pohledu se TČ pracující s CO₂ jeví jako slibná náhrada především pro přípravu teplé vody.

Milada Matiovská

Solární kolektory a tepelná čerpadla na bytových domech, to je jeden z mnoha příspěvků zaměřených na konkrétní akci, na technickoekonomické prověření realizovatelnosti akce. Ve srovnání se současným stavem napojení na CZT a předpokladu vývoje cen z CZT se ukazuje, že solární soustava, která by řešila přípravu teplé vody s podporou CZT se dostává na mez návratnosti (ekonomický výpočet na NPV) v období cca 15,5 let a po odpojení od CZT a jeho náhradou kombinací tepelného čerpadla a solární soustavy se návratnost zkrátí na necelých 9 let.

Řada podobně vyznívajících studií ukazuje, že cenová politika dodavatelů tepla ze sítí CZT, vycházející ze současných cen i mírně nad 500 Kč/GJ, již může mít velké problémy. Že střety mezi zastánci CZT a jeho odpůrci budou nabývat na síle, neboť konkurenti CZT budou nabízet nákladově levnější varianty. Navíc podpořené zákonnou iniciativou zvyšování podílu OZE na spotřebě energií.

Stanislav Němec

Praktické poznatky z provozu velkých solárních soustav a jejich monitoringů dokazují, že monitoring a následná aplikace optimalizačních opatření na základě poznatků z monitoringu mohou zajímavým způsobem zvýšit energetický zisk solární soustavy.

Důvodem k odmítnutí jednoduché regulace pro větší solární soustavu může být právě monitoring. Zpětná vazba z něj může ukázat, že volněji programovatelná regulace umožňující větší optimalizaci provozu, ačkoliv je řádově o cca 10 000 Kč dražší, což bývá asi 0,5 % celkové investice, může pozitivně ovlivnit roční energetický zisk až o 5 %. Takže u větších solárních soustav s ročním ziskem kolem 50 000 KWh může být dosaženo úspory přibližně 2500 kWh. Při ceně cca 2 Kč/kWh a roční úspoře asi 5000 Kč je návratnost 2 roky. Úspora jen 1 % se vrátí za 10 let, tedy stále v době kratší než je návratnost celé soustavy.

Při monitoringu se doporučuje volit počet čidel teploty a průtoku spíše střízlivě. Jednak jsou výsledky přehlednější, zákazníkovi srozumitelnější a i monitoring může být levnější. Pro solární okruh běžně stačí tři teplotní čidla a jedno průtokové, z nichž lze určit výkon, dodanou energii a tepelné ztráty soustavy.

Autor v přednášce zmiňuje i řadu konkrétních zkušeností z praxe, ze kterých je možné čerpat poučení pro vlastní práci, členěných dle provozního stavu nebo funkce solární soustavy.

Milan Novák

Spolupráce tepelných kolektorů a tepelných čerpadel je stále žádanější zákazníky, kteří preferují maximalizaci své energetické nezávislosti na dodavatelích energií.

V druhé části příspěvku autor prezentoval kombinovanou jednotku obsahující tepelné čerpadlo voda-voda s malým výkonem 0,7 kW, vodní zásobníky a prvky solární soustavy připravené pro napojení kolektorů.

Při dostatečné intenzitě slunečního záření se teplonosnou kapalinou ze solárního okruhu ohřívá hygienický akumulační zásobník tepla. Ten slouží pro přípravu teplé vody, ale i pro vytápění objektu. Při nízkých intenzitách slunečního záření se ohřívá nízkoteplotním solárním teplem menší zásobník, na který je připojené tepelné čerpadlo. V době příznivého tarifu elektrické energie TČ využívá teplo z menšího zásobníku a ohřívá vodu ve velkém akumulačním zásobníku.

Testy s touto jednotkou, doplněnou 6 plochými kolektory, prokázaly schopnost zvýšit energetický zisk solární soustavy pro přípravu teplé vody více než dvojnásobně, přičemž topný faktor TČ se nejčastěji pohyboval v rozmezí od 3,8 do 4,8.

Bořivoj Šourek, Tomáš Matuška

Simulační analýza solární soustavy kombinované s tepelným čerpadlem země-voda v běžné výstavbě prokázala, že v optimálním případě lze u takové soustavy dosáhnout sezónního topného faktoru nad 4, který je se samotným TČ zatím nedosažitelný (Pozor: nezaměňovat sezónní topný faktor označovaný SPF za okamžitý topný faktor (TF, COP) tepelného čerpadla udávaný například při podmínkách B0/W35!).

Simulační analýza pro běžný rodinný dům ukázala, že využití solárních tepelných soustav v paralelní spolupráci s tepelnými čerpadly umožňuje zvýšení SPF o cca 19 %. Toto nastává, pokud se plocha kolektorů pro RD zvětší na typických 8 m² pro soustavy umožňující i podporu vytápění a kdy se v podstatě eliminuje příprava teplé vody TČ v letním období.

Nejvyšší sezónní topný faktor SPF = 4,3 vyšel u optimalizované sérioparalelní soustavy, viz připojené schéma.

Další zvyšování SPF pro různé sérioparalelní kombinace předávání tepla ze solární soustavy do odběrového nebo zdrojového okruhu TČ ukazují na dodatečný přínos okolo 4 %. Varianty kombinací solárních soustav se od sebe liší velmi málo především z důvodu značně převažující potřeby tepla v otopném období pro vytápění. Významné přínosy solární soustavy na provozní TF tepelného čerpadla nebo SPF celého systému v letním období se proto výrazně neodrážejí v celkové bilanci.

Čistě sériová zapojení solárních soustav s tepelnými čerpadly nepřinášejí z celkového pohledu na soustavu kýžený efekt, přestože topné faktory samotného TČ jsou během některých období jeho provozu vysoké.

Je důležité konstatovat, že z hlediska tradičního ekonomického hodnocení, zahrnujícího investiční a provozní náklady, je kombinace solární soustavy s klasickým TČ jako dodatkovým zdrojem tepla za současných podmínek problematická. Vývoj se však pravděpodobně bude ubírat cestou kompaktních jednotek kombinujících oba zdroje tepelné energie v levnějších, a samostatně třeba i v méně efektivních variantách individuálních prvků, avšak se znásobenou efektivitou dosaženou právě vhodnou kombinací obou prvků.