Anketa: Nízkoteplotné vykurovanie, vysokoteplotné chladenie

Trendy navrhovania a využívania alternatívnych a úsporných riešení v oblasti TZB zvyšujú záujem aj o aplikácie nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia a ich spojenie s obnoviteľnými zdrojmi energie. Aké sú súčasné názory a praktické skúsenosti?

1. Aký je váš názor na aplikácie systémov nízkoteplotného vykurovania/vysokoteplotného chladenia pri návrhu a prevádzke moderných administratívnych budov?

2. Myslíte si, že spojenie týchto systémov s obnoviteľným zdrojom energie (napríklad tepelné čerpadlo) môže zabezpečiť efektívne celoročnú prevádzku vykurovania/chladenia?

3. Máte skúsenosti s realizáciou, resp. prevádzkou takýchto systémov? Ako by ste ich zhodnotili?

prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.
Katedra TZB
Stavebná fakulta STU v Bratislave

1. Úvodom treba pripomenúť, že prevádzka techniky prostredia (vykurovanie, vetranie, klimatizácia, chladenie, osvetlenie a pod.) je na jednej strane dominantným spotrebiteľom energie pri prevádzke budov, súčasne sa však tieto systémy významne podieľajú na tvorbe vnútorného prostredia budov. Inými slovami, je celkom logické, že vidíme snahu o určitú inováciu týchto systémov – počnúc zdrojovou časťou a končiac prvkami na odovzdávanie tepla či chladu. Práve systémy nízko-exergetické, teda tie, medzi ktoré patrí aj nízkoteplotné vykurovanie, resp. vysokoteplotné chladenie, sú riešením a pri určitých podmienkach sú vhodne aplikovateľné pri návrhu aj prevádzke moderných administratívnych budov. Treba však brať ohľad na niektoré okrajové podmienky, ako sú limitovaný tok tepla, resp. chladu a zvýšené nároky na povrchové teploty teplovýmenných plôch, vďaka ktorým je nevyhnutné návrh týchto systémov vždy integrovať do stavebno-fyzikálneho konceptu stavebných konštrukcií. Tie môžu byť za určitých podmienok aj súčasťou energetického systému ako celku, v podobe tzv. tepelne aktivovaných konštrukcií, ktoré umožňujú cielene akumulovať teplo/chlad a s určitým časovým intervalom ho následne odovzdávať do interiérového prostredia.

2. Obnoviteľné energie (slnečná, geotermálna, energia prostredia a pod.) predstavujú jedno z progresívnych riešení – práve v tomto prípade sa môže optimálne využiť ich tzv. nízkopotenciálna energia ako zdrojová časť pre systémy nízkoteplotného vykurovania/vysokoteplotného chladenia. Ak vychádzame z predpokladu, že ide o jeden systém techniky prostredia (identická vykurovacia/chladiaca plocha), potom je vhodná aplikácia zdroja tepla/chladu v podobe jedného zdroja (tepelného čerpadla), ktoré je za určitých podmienok aj zdrojom tepla, aj zdrojom chladu. Tým sa zabezpečí kompatibilita jedného systému techniky prostredia – počnúc zdrojovou časťou až po odovzdávanie tepla/chladu do interiéru budovy, ktorý sa využíva celoročne. To dáva dobrý predpoklad nielen na garanciu požadovaných parametrov pre tepelnú pohodu, ale súčasne aj na optimálnu energetickú náročnosť prevádzky pri primeraných ekonomických podmienkach. V konečnom dôsledku tak ide o vysoko efektívnu celoročnú prevádzku.

3. Nezastupujem výrobcov či dodávateľov predmetných systémov, moje akademické pôsobenie mi však poskytuje skúsenosti so súvisiacimi koncepčnými riešeniami a následne energetickými auditmi takýchto budov, ktoré potvrdzujú moje vyššie uvedené slová.

    V poslednom období sa kolektív Katedry TZB na SvF STU v Bratislave podieľal na energetickom a environmentálnom hodnotení troch takýchto administratívnych budov v Bratislave a môžem konštatovať, že ich energetický certifikát bol na úrovni A a súčasne sa nevyskytli žiadne signifikantné problémy s kvalitou vnútorného prostredia a nespokojnosťou užívateľov.

prof. Ing. Karel Kabele, CSc.
vedúci Katedry TZB
Stavebná fakulta ČVUT v Prahe

1. Hľadanie optimálnych riešení stavieb a ich energetických systémov na vytvorenie optimálnej kvality vnútorného prostredia pri minimálnej spotrebe energie je v súčasnosti jednou z priorít rozvoja vyspelých spoločností. Umiestnenie vykurovacej plochy do stavebnej konštrukcie je princíp, používaný už od čias Rímskej ríše. Po hypocaustenických systémoch, pri ktorých boli teplonosnou látkou v dutinách podláh a stien horúci vzduch, resp. spaliny, došlo v minulom storočí aj k rozvoju hydraulických systémov s rúrkami, ktoré sú zabetónované vo vodorovných konštrukciách (crittal) s teplonosnou látkou v podobe vody. Ďalej sa začali vyvíjať systémy umiestnené v podlahe a v stenách. Okrem funkcie vykurovania, ktorej výkon je obmedzený maximálnou povrchovou teplotou z hľadiska osálania užívateľov, sa začali objavovať aj pokusy o využitie tej istej vykurovacej plochy na chladenie miestností. V prípade chladenia je limitujúcim faktorom výkonu opäť povrchová teplota, tentoraz však z hľadiska rosného bodu, ktorého „podkročenie“ znamená prevádzkovo neprípustnú povrchovú kondenzáciu vodnej pary. Súčasné budovy riešené s cieľom minimalizácie energetickej náročnosti rozširujú možnosti použitia týchto systémov.

2. Aj napriek dramatickému vývoju technológií tepelných čerpadiel, smerujúcemu k ich vysokej účinnosti pri zvyšujúcich sa teplotách vykurovacej vody, je použitie nízkoteplotného systému vykurovania/vysokoteplotného chladenia systémom, ktorý dokáže veľmi dobre zhodnotiť vlastnosti dané fyzikálnym princípom tepelného čerpadla. Túto problematiku však nemožno vnímať jednostranne, keďže použitie jedného zdroja s prepínaním prevádzky medzi vykurovanie a chladenie je problematické v prechodných obdobiach roka. Vtedy v časti budovy potrebujeme vykurovanie a v oslnenej časti už môže nastať potreba chladenia.

3. Existuje celý rad úspešných aplikácií týchto systémov, žiaľ, nájdu sa aj príklady, keď výsledok nezodpovedá požiadavkám klienta. Najčastejšie problémy nastávajú v prípadoch, keď sa nespracoval projekt, alebo sa pri návrhu nezohľadnili všetky faktory ovplyvňujúce výsledné správanie systému a nepoužila sa vhodná regulácia. Dá sa tak konštatovať, že problémy nastávajú najčastejšie v oblasti chladenia v objektoch s veľkou tepelnou záťažou od ľudí, a tam, kde vznikne požiadavka na zníženie vnútornej teploty pri chladení oproti projektovanej hodnote.

–>–>

doc. Ing. Peter Tomlein, PhD.
tajomník
Slovenský zväz chladiacej a klimatizačnej techniky

1. Nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chladenie je určené pre budovy, ktoré sú postavené tak, aby mali nízku, respektíve veľmi nízku potrebu energie na vykurovanie a chladenie. To je správna cesta, ktorá sa má pri výstavbe nových budov zabezpečiť naprí­klad aj pomocou energetického štítkovania. Cieľom je dosiahnuť nielen nízku potrebu, ale tiež spotrebu energie. Nízku spotrebu energie dokáže zabezpečiť tepelné čerpadlo, ktoré zároveň využíva obnoviteľné zdroje energie a má nízke emisie oxidu uhličitého na množ­stvo vyrobeného tepla. To znamená, že využitím tepelných čerpadiel sa zároveň plnia všetky tri ciele klimaticko-energetického ba­líčka, známeho ako 20 × 20 × 20 do roku 2020.

2. Len tepelné čerpadlá dokážu vykurovať a tiež chladiť. Pre tieto zariadenia je nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chla­denie výhodné. Účinnosť, výkonové číslo tepelných čerpadiel, totiž rastie s približujúcou sa vyparovacou a kondenzačnou teplotou. Tepelné čerpadlá pracujú na plný výkon (najmä v oblasti chladenia) len malý podiel z celkového času. Väčšinu času pracujú pri čiastočnom zaťažení, a tak sú silne predimen­zované. Preto sa pozornosť investora musí orientovať nielen na účinnosť pri maximálnej tepelnej záťaži, ale aj na sezónnu účinnosť, ktorá zohľadňuje schopnosť chladiaceho okruhu prispôsobiť sa čiastočnej záťaži. Využitie potenciálu zlepšenia účinnosti tepelných čerpadiel celoročne závisí od schopnosti chladiaceho okruhu/okruhov pracovať efektívne aj pri čiastočnom zaťažení. To sa dosahuje pomocou viacerých chladiacich okruhov, viacerých kompresorov s variabilným výkonom využívaných podľa aktuálnej potreby, a tiež približovaním vyparovacej a kondenzačnej teploty pomocou elektronického ovládania a regulácie s variabilným výkonom kompresora, ventilátorov, s elektronickým expanzným ventilom a podobne.

3. Prevádzka takýchto systémov s tepelnými čerpadlami je ekonomicky, energeticky aj ekologicky výhodná v moderných administratívnych budovách s nízkou potrebou tepla. Na Slovensku stále pribúdajú budovy, ktoré využívajú tepelné čerpadlá na vykurovanie, pasívne aj aktívne chladenie. U nás máme veľmi dobré možnosti na energetické zhodnotenie podzemnej vody. Týmto spôsobom sa dá zabezpečiť nielen potrebný tepelný komfort, ale zároveň sa pri nízkej spotrebe energie významne znižujú emisie oxidu uhličitého v porovnaní s inými systémami so vzduchom chladeným kondenzátorom. To, že tepelné čerpadlá u nás nemajú pozíciu, ktorá by zvýraznila ich výhodnosť, je nielen pre vyššie investičné náklady, nedostatok informácií, ale aj právne normy, ktoré ich dosiaľ výraznejšie nepodporili – v porovnaní s inými technickými zariadeniami, ktoré využívajú obnoviteľné či neobnoviteľné zdroje energie. Napriek tomu sa môžeme pýšiť modernými administratívnymi budovami, ktoré úspešne využívajú vykurovanie, aktívne aj pasívne chladenie pomocou tepelných čerpadiel s vynikajúcou sezónnou účinnosťou.

Ing. Lukáš Černý
obchodný zástupca v oblasti systémovej techniky
STIEBEL ELTRON

1. Kvalita pracovného prostredia je jedným z určujúcich faktorov vplývajúcich na výkonnosť a spokojnosť pracujúceho človeka. Správny návrh a aplikácia systémov nízkoteplotného vykurovania/vysokoteplotného chladenia umožňujú v súčinnosti s ostatnými zložkami techniky prostredia vytvoriť vďaka optimálnemu rozloženiu teplôt v priestore dostatočne komfortné prostredie pre pracovníkov.

2. Tieto systémy nám svojím charakterom priam núkajú možnosť využitia tepelného čerpadla ako zdroja tepla a chladu, a tým možnosť optimalizovať nielen investičné náklady, ale predovšetkým náklady na samotnú prevádzku budovy. Moja odpoveď je teda pozitívna – spojenie týchto systémov s obnoviteľným zdrojom energie môže zabezpečiť efektívne celoročnú prevádzku vykurovania/chladenia.

3. Naša spoločnosť je výrobcom technológií, takže nemá priame skúsenosti s prevádzkou týchto systémov, no úzko spolupracuje so svojimi partnermi pri ich realizácii, a to už od fázy projekcie. Naše skúsenosti sú teda sprostredkované skúsenosti našich zákazníkov a partnerov. Takmer vo všetkých prípadoch sú pozitívne, pretože tieto systémy skutočne poskytujú optimálne a presne cielené podmienky na umiestnenie našich produktov.

Ing. Peter Kuliaček
manažér pre divíziu Alternatívne zdroje energie
Viessmann
1. Myslím si, že do budúcnosti predstavuje systém nízkoteplotného vykurovania/vysokoteplotného chladenia jediné riešenie, kto­ré zabezpečí komfortnú klímu v priestore rodinného domu. Momentálne je tento systém ešte finančne náročný, tak ako aj iné nové technológie, to sa však určite časom zmení.
2. Celý princíp tohto riešenia vykurovania a chladenia je postavený na zdroji, ktorý je schopný vykurovať aj chladiť. Riešenie s tepelným čerpadlom je tak vlastne jediné východisko, ako zvládnuť manažment kúrenia a chladenia bez rozsiahlej meracej a regulačnej technológie. Rozhodne by v praxi nemal nastať stav, že zdroj kúri aj chladí naraz.

3. Tieto systémy riešime každý deň. Odozva investorov je pozitívna, len nie každý na takýto systém má. Prevádzka pasívneho (vysokoteplotného) chladenia je oproti aktívnemu chladeniu veľmi nízka. Dôležité sú faktory ako odovzdávací systém a potrebná teplota média chladenia a vykurovania.

Ing. arch. Ingeborg Vodrážková
Slovenská sporiteľňa

1. Na základe našich skúseností sme presvedčení o opodstatnenosti aplikácie systémov nízkoteplotného vykurovania a vysokoteplotného chladenia pri návrhu a prevádzke moderných administratívnych budov. Nielen užívateľsky, ale aj prevádzkovo ide o veľmi komfortný systém, ktorý zvyšuje kvalitu vnú­torného prostredia a zjednodušuje prevádzku.

2. S tepelnými čerpadlami ako zdrojom pre nízkoteplotné vykurovanie či vysokoteplotné chladenie vo veľkých administratívnych budovách nemáme skúsenosti.

3. V našej budove ústredia Slovenskej sporiteľne na Tomášikovej 48 v Bratislave využíva­me nízkoteplotné vykurovanie a vysokoteplotné chladenie kancelárskych priestorov prostredníctvom stropných sálavých panelov (ako zdroj tepla slúži plynová kotolňa, zdrojom chladu sú chillery). Vykurovanie a chladenie prostredníctvom stropných sálavých panelov je užívateľsky veľmi príjemné. V praxi to vyzerá tak, že sme schopní zabezpečiť rovnakú tepelnú pohodu v rôznych častiach priestorov bez zvýšeného prúdenia vzduchu s minimálnymi prevádzkovými nákladmi. Odpadá náročný servis a údržba tradičných fan coillov. Nevýhodou je istá zotrvačnosť systému, preto si pri rýchlych zmenách počasia pomáhame dokurovaním alebo dochladzovaním vzduchom.

(sf)
Foto: archív redakcie a respondentov, Thinkstock. cz

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.