Moderné zdroje tepla

Tiež premýšľate, z akého zdroja je v súčasnosti najefektívnejšie brať energiu? Na výrobu tepla s cieľom vykurovania alebo na ohrev vody sa v poslednom období čím ďalej tým častejšie používa tepelné čerpadlo. Aj keď sa využívajú v podstate štyri typy tepelného čerpadla (zem – voda, vzduch – voda, vzduch – vzduch a voda – voda), napriek tomu nie je pohonom (palivom) ani jedna z uvedených energií. O rozlúštenie tejto hádanky sme požiadali Ing. Reného Kunčara, riaditeľa spoločnosti Veskom, spol. s r.o.

Pán Kunčar, ako vlastne funguje prevádzanie energie z jedného miesta na druhé a akú úlohu v tomto procese hrá tepelné čerpadlo?

Predstavte si tepelné čerpadlo (TČ) ako zariadenie, ktoré prečerpáva teplo z nižšej teplotnej hladiny na vyššiu. Ako pohon tohto procesu používame chladivový kompresor v kombinácii s expanzným ventilom. Na prenos tepla z chladivového okruhu sú samozrejme potrebné vhodné tepelné výmenníky (kondenzátor, výparník atď.). Ide o kombináciu fyzikálnych dejov – kompresie a expanzie – pri optimálnom prenose tepla. Základné procesy teda prebiehajú v chladivovom okruhu tepelného čerpadla. Odborná inštalačná firma potom k TČ pripojí primárny a sekundárny okruh, ktorého súčasťou sú aj obehové čerpadlá dopravujúce vhodnú kvapalinu alebo vodu.

Čím sa líšia najpoužívanejšie typy tepelných čerpadiel?

TČ zem–voda voda je, čo sa týka spoľahlivosti a stability dodávok tepla, tým najlepším riešením. Využíva teplo zeme tak, že aj v zimnom období, keď teploty môžu klesnúť výrazne pod 0 °C, funguje bez väčších obmedzení, a to vďaka vrtom, zemným kolektorom či slinkám*, ktoré sú umiestnené dostatočne hlboko pod povrchom zeme. Nie je tak potrebné inštalovať ďalší záložný zdroj tepla. Tieto typy sa používajú v chladnejších a horských oblastiach. Nevýhodou je investícia do zemných prác, ktorá predstavuje zvýšenie ceny oproti nižšie uvedeným základným typom pracujúcim so vzduchom.

Typ  TČ voda–voda je veľmi špecifický. Používa sa v oblastiach s dostatkom vody. Jeho veľkou nevýhodou je citlivosť na kvalitu vody, keď pomerne intenzívne dochádza k zanášaniu filtrov a celý systém primárneho okruhu vyžaduje pravidelnú údržbu. Tak ako pri predchádzajúcom type je potrebné počítať s vyššou investíciou do nového systému. Existujú oblasti, kde je možné získať veľké množstvo teplej vody, a tým pádom je návratnosť týchto systémov veľmi zaujímavá. Síce tento typ čerpadiel nie je v súčasnosti príliš rozšírený, ale so zdražovaním energií sa predpokladá využitie aj v priemyselných oblastiach v rámci spätného získavania tepla pri rozličných procesoch.

Systém  TČ vzduch–voda je v súčasnosti veľmi populárny a rozšírený nielen v ČR, ale aj v Európe. Jeho hlavnou výhodou je cenová dostupnosť a prijateľná účinnosť najmä v strednej a južnej časti Európy. Tento systém je veľmi citlivý na teplotu okolitého vzduchu, ktorý slúži ako zdroj tepla pre TČ. S klesajúcou teplotou sa znižuje účinnosť vykurovania. Štandardom je potom výpočtová teplota –12 °C, pri ktorej sa počítajú tepelné straty objektov. Mnoho firiem v snahe predať menej výkonné TČ volí túto teplotu vyššiu, tým aj bivalentný bod** (cca –7 °C). Tak však používateľ dostane zariadenie, ktoré pri teplotách pod touto teplotou už výkonovo nestačí, a je potrebné ďalšie potrebné teplo vyrobiť v inom zdroji – štandardne v elektrickej vykurovacej špirále. Zvyšujú sa tak celkové náklady na ročné vykurovanie, v niektorých prípadoch až o desiatky percent. Pri teplote okolitého vzduchu cca –20 °C dané tepelné čerpadlo už nefunguje a ani nemá význam ho prevádzkovať. Preto sa tento typ hodí do oblastí s miernou alebo teplou klímou, nížin a všeobecne miest s celoročne vyššou priemernou teplotou.

A čo systém vzduch – vzduch?

V prípade TČ vzduch–vzduch je inštalácia síce menej náročná, avšak veľmi závislá od teploty okolia, prípadne ďalšieho zdroja. S tým súvisí aj účinnosť celého procesu výroby tepla v TČ. Tento systém však z legislatívneho hľadiska ani žiadnym tepelným čerpadlom nie je, považuje sa za vzduchotechnické rekuperačné zariadenie

Čo je na tepelných čerpadlách také zložité, že v Nemecku v 90. rokoch minulého storočia vyrábalo tepelné čerpadla 55 firiem, ale po desiatich rokoch zostalo len 5 výrobcov?

Myslím, že je potrebné túto situáciu vnímať skôr z ekonomického uhla pohľadu. Čím viac je svet prepojený, tým ľahšie, rýchlejšie a lacnejšie dopravíte svoj výrobok kamkoľvek. To znamená, že vám vzniká pomerne silná konkurencia zo zahraničia, a často aj s výrazne nižšími prevádzkovými nákladmi, ktoré sa prejavia aj v cene výrobku. Tento stav je všade v Európe totožný vrátane Nemecka alebo Českej republiky. Východné krajiny dnes disponujú know-how a technológiou, ktorá sa v mnohých prípadoch aj vyrába priamo u nich. Pokiaľ dokáže ázijský výrobca zaistiť kvalitný servis a zákazníkovi garantovať záruku dlhšiu ako 2 roky, je v mnohých prípadoch adekvátnou konkurenciou pre existujúcich európskych výrobcov. Stále však platí, že kvalitný výrobok by mal mať určite dlhšiu garantovanú záruku ako 2 roky, a pre TČ to platí dvojnásobne. Samotný výpočet návratnosti sa pohybuje pri TČ v rozmedzí 2,5 až 7 rokov podľa inštalácie. Pokiaľ má výrobok väčší problém s kvalitou, potom sa návratnosť predlžuje a v extrémnych prípadoch investícia nedáva zmysel. A to všetko je potrebné zvážiť.

Ako sa dostala k tepelným čerpadlám vaša spoločnosť?

Tak to sa musíme vrátiť opäť do 90. rokov, kedy skupinka technicky nadaných spolužiakov spoločne založila spoločnosť Veskom. Od začiatku bolo ich cieľom zaistiť kompletný servis, ktorý nebude postavený len na predaji výrobkov pre zamýšľané oblasti. To znamenalo vytvorenie niekoľkých podporných úsekov: aplikačného oddelenia, projekcie, montážneho oddelenia, zázemia pre kvalitný servis. Aktuálne pôsobíme v troch hlavných oblastiach: vykurovanie, chladenie a v technológiách stlačeného vzduchu a vákua.

V čom spočíva váš úspech na trhu s tepelnými čerpadlami?

Je to kombinácia viacerých faktorov. Určite dlhodobá pôsobnosť na trhu. Teraz už môžeme využiť existujúce inštalácie ako referencie, ktoré pomáhajú získavať nových zákazníkov, a v rade týchto starších inštalácií už prebehla výmena pôvodných TČ za nové totožné značky. Životný cyklus mnohých z nich presahuje 20 rokov. Ďalším faktorom prispievajúcim k úspechu firmy bolo systematické riadenie spoločnosti a vytvorenie kompletného funkčného systému so zameraním na spokojnosť zákazníkov.

Odkiaľ pochádzajú najdôležitejšie systémy, ktoré zákazníkom dodávate?

V priebehu 30 rokov úspešného podnikania sme postupne získali výhradné zastúpenie popredných nadnárodných spoločností pre český aj slovenský trh. V oblasti vykurovania odoberáme TČ švédskej značky IVT, najnovšie ponúkame tiež TČ rakúskeho výrobcu Heliotherm. Ďalšou alternatívou je španielska značka Ecoforest, ktorých TČ už v základnom vyhotovení obsahujú moduly pre aktívne a pasívne chladenie. Toto TČ navyše umožňuje dosiahnutie vysokej výstupnej teploty (až 70 °C) na ohrev TÚV***. V oblasti stlačeného vzduchu a vákua dlhodobo zastupujeme značku Gardner Denver. V špecifických inštaláciách vákua potom taliansku spoločnosť Pneumofore. V oblasti radiálnych turbokompresorov sme sa stali v roku 2004 výhradným zástupcom značky Samsung Techwin (v súčasnosti pod značkou Hanwha Power Systems). V technológiách chladenia dlhodobo spolupracujeme s talianskym výrobcom M.T.A. Takisto spolupracujeme so spoločnosťou Zehnder, ktorá je špičkou v oblasti vzduchotechnických rekuperačných jednotiek (SZT****) a v kombinácii s tepelným čerpadlom jeho používateľom zaručuje veľmi nízke prevádzkové náklady pri udržaní vysokého komfortu.

Podľa čoho sa mám ako záujemca o TČ rozhodnúť, ktoré je práve pre náš objekt „to pravé“?

Výhodou švédskeho TČ IVT je vysoká kvalita spracovania, spoľahlivosť, dlhá životnosť. Španielske TČ EcoForest je riešené kompaktne, tzv. všetko je v jednej „debne“ bez ďalších nárokov na priestor. Je možné ho prevádzkovať v režime kúrenia aj chladenia. Prednosťou rakúskeho TČ Heliotherm je pekný dizajn a nízka hladina hluku aj pri dostatočnom tepelnom výkone. Hodí sa teda do husto zastavaných oblastí s prísnymi hygienickými normami. Ďalším prínosom pre zákazníka je online monitoring zariadenia na diaľku. V mnohých prípadoch prispieva k prediktívnemu zásahu pred samotným výskytom poruchy, ktorá môže spôsobiť až odstavenie zariadenia.

Spolupráca so širokou škálou zahraničných spoločností je určite logisticky náročná. Existuje vôbec v Európe nejaký výrobca tepelných čerpadiel, ktorý by si jednotlivé komponenty vyvíjal a vyrábal sám a ďalej ich potom takisto sám servisoval?

Síce sa zdá byť rozsah značiek v oblasti vykurovania široký, avšak princíp a fungovanie zostávajú totožné. Pre udržanie vysokej kvality vykonávaného servisu prechádzajú pracovníci pravidelným školením a špecifické technické problémy riešime priamo s dodávateľmi. V podstate každé tepelné čerpadlo vyrábané v Európe je zložené z komponentov dnes už prevažne globálnych výrobcov v oblasti TČ a chladenia. Je to dané vysokými nákladmi na vývoj a výskum jednotlivých prvkov, ktoré sa musia rozpočítať v rámci masovej výroby. Pri súčasnom konkurenčnom prostredí nie je možné riešiť vlastný výskum iba pre vlastné potreby. Aj samotná výroba vlastného TČ z globálnych komponentov je veľmi náročná a vyžaduje vysoké vstupné náklady.

Čo býva pri realizácii tepelného čerpadla „slabým článkom“?

Určite je to zadanie zákazníka a jeho predstava o fungovaní celého systému súčasne s TČ. V poslednom období je štandardom diaľkové ovládanie cez mobilné zariadenie a pod. Zákazník má v mnohých prípadoch pocit, že skokovú zmenu musí jeho zariadenie akceptovať a príslušnú hodnotu dosiahnuť za niekoľko sekúnd. To bohužiaľ nie je možné, a to z fyzikálnej podstaty systému, ako je kapacita, výkonnosť systému… Ďalším možným problémom sú subdodávky inštalačných firiem, ktoré pre zákazníka riešia časť vykurovacieho systému (podlahové vykurovacie systémy a rozvody), na ktoré sa neskôr dopojí TČ vrátane inštalovaného príslušenstva v miestnosti vykurovania. V mnohých prípadoch sa je možné týmto problémom vyhnúť jednoznačným projektom, ktorý pre svojich zákazníkov ponúkame za veľmi priaznivé ceny. Nejde teda len o prepojenie potrubí, prípadne položenie podlahy a ďalších častí systému, ale aj o stanovenie a dodržiavanie pravidiel tak, aby bolo možné systém jednoducho odvzdušniť, napustiť, nastaviť a tiež neskôr servisovať.

Má zmysel trvať na ponechaní doterajších radiátorov?

Pokiaľ máte na mysli rekonštrukciu existujúcich objektov, potom je potrebné zvážiť, aké TČ budete používať, keďže staršie radiátory nie sú vhodné pre štandardné TČ. Pokiaľ rekonštrukcia zahŕňa kompletne aj podlahy, potom sú existujúce radiátory zbytočné. Každopádne sa tieto prípady musia riešiť individuálne a na základe vstupných informácií je možné potom navrhnúť optimálnu kombináciu tepelného čerpadla a vykurovacieho systému.

Pokiaľ sa napriek tomu v nove nainštalovanom TČ vyskytne porucha, ako čo najúčinnejšie postupovať pri hľadaní jej príčiny?

Štatisticky sa väčšina problémov vyskytuje v časti vykurovacieho systému, a nie priamo v zariadení TČ. To znamená, že je potrebné skontrolovať vykurovací systém, či je dostatočný prietok vody do TČ, prípadne či správne funguje regulácia tohto systému. Častým, aj keď nie okamžitým problémom, je nevykonávanie pravidelného servisu, ktorý zaručuje optimálne podmienky prevádzky vrátane minimálnych prevádzkových nákladov. Zákazník sa často domnieva, že ušetril za nevykonanie servisu, ale na druhej strane platí podstatne viac za zbytočne spotrebovanú elektrickú energiu z dôvodu zanesených výmenníkov a filtrov, zle nastavených ventilov a pod.

Ako zvládajú tieto technológie v „horúcich“ prevádzkach dlhotrvajúce horúčavy?

Pre priemyselné technológie, ku ktorým patria aj nami dodávané chladiace systémy s jednotkami M.T.A., je záruka spoľahlivosti prioritná. Zastavenie výroby je v mnohých prípadoch fatálne a je veľmi drahé. Výrobca M.T.A. však patrí aj vďaka dlhodobým investíciám v tomto segmente k premiantom.

Od našej spoločnosti odoberáte napríklad hadice, manometre, tvarové tesnenia, protihlukové dosky… Na čo ich používate?

Súčasťou našej práce je okrem dodávky zariadenia (TČ, chladiacich jednotiek, kompresorov a vývev) aj realizácia vykurovacích systémov a príslušenstva k TČ, chladiacim technologickým okruhom a rozvodom stlačeného vzduchu a vákua. Takže napríklad hadice od vašej firmy používame na pripojenie kompresorov a chladiacich jednotiek, pomocou manometrov meriame tlak v systéme, tvarové tesnenie nám zaručí dostatočné utesnenie závitových dielcov a všetkých potrebných spojov.

Dovoľte otázku „na telo“… Aký spôsob vykurovania a ohrevu vody, prípadne aj chladenia, používa vaša spoločnosť a s akými ročnými nákladmi?

V rámci našich obchodných aktivít máme ako ukážku nainštalované rôzne typy a značky TČ priamo v našej pražskej administratívnej budove, kde dlhodobo sledujeme trendy súvisiace s prevádzkou a spotrebou týchto zariadení. Teplo pritom získavame z vrtov, sliniek, zemných kolektorov a okolitého vzduchu. Zákazníkom tak poskytujeme cenné overené informácie, vyplývajúce zo štandardnej celoročnej prevádzky konkrétneho typu TČ a jeho pripojenia k primárnemu okruhu. Ale aby som bol konkrétny: naša administratívna budova zaujíma úžitkovú plochu 1 450 m2 a skladová hala plochu 640 m2. V budove je priemerne 70 zamestnancov. Ročné náklady na vykurovanie, chladenie a ohrev teplej vody sa pohybujú okolo 100 tisíc Kč. Myslím, že tieto náklady hovoria za všetko.

Ing. René Kunčar
Vyštudoval ČVUT Praha (fakultu strojársku), potom pracoval v technicky zameraných spoločnostiach: BREMA, spol. s r.o. (projektant energetických systémov, projektový manažér), Veskom, spol. s r.o. (vedúci technického oddelenia), HOERBIGER CZ SK s.r.o. (manažér rozvoja), KAESER KOMPRESSOREN s.r.o. (riaditeľ divízie servisu). Od roku 2017 je výkonným riaditeľom spoločnosti Veskom, spol. s r.o. Voľný čas rád vyplní tenisom, lyžovaním alebo cyklistikou.

*) Slinky = špirálové kolektory, ktoré sa ukladajú do väčšej hĺbky (okolo dvoch metrov). Zdroj: https://www.stavebni-vzdelani.cz/zemni-kolektor/; krátené

**) Bivalentný bod, bivalentná teplota = teplota vonkajšieho vzduchu, pri ktorej tepelné čerpadlo už nie je schopné dodať potrebný výkon a potrebuje pomocný (bivalentný) zdroj tepla. Zdroj: https://www.mujdum.cz/rubriky/stavba/abeceda-tepelnych-cerpadel; krátené

***) TUV =teplá úžitková voda; v roku 2006 nahradená skratkou TV = teplá voda (pozrite ČSN 06 0320:2006). Aktuálne ide o označenie ohriatej úžitkovej vody, teda nepitnej. Zdroj: https://www.topin.cz/clanky; krátené

****) ZZT = proces spätného získavania tepla, často označovaný ako rekuperácia; Zdroj: https://cs.wikipedia.org/wiki/ ; krátené

Foto: archív spoločnosti Veskom, spol. s r.o.