Monovalentni ili bivalentni pogon

U okviru postojane modernizacije grijanja na monovalentni način pogona toplinske crpke centralnog grijanja, na prvom mjestu stoji optimalizacija prijenosa topline u prostor.

Nakon što je prijenos topline učinjen optimalnim, moraju se obračunati potrebe za ogrjevnom toplinom kao i normirano ogrjevno opterećenje.

Uporaba topline okoline vrlo je omiljena posljednjih godina kako kod novogradnje tako i kod postojećih zgrada. No, kod objekata modernizacije mora se kritički provjeriti je li moguća, odnosno smislena uporaba monovalentnog ili bivalentnog načina pogona toplinskih crpki. Naime, ako se u okviru postojane modernizacije grijanja planira monovalentni način pogona toplinske crpke centralnog grijanja, na prvom mjestu stoji optimalizacija prijenosa topline u prostor. Nakon što je prijenos topline učinjen optimalnim, moraju se obračunati potrebe za ogrjevnom toplinom (prema DIN 4108/6) kao i normirano ogrjevno opterećenje (prema DIN EN 12 831).

Reducirane potrebe za ogrjevnom toplinom imaju za posljedicu predimenzionirani uređaj za grijanje. U okviru postojećeg stanja trebaju se stoga prvo utvrditi i provjeriti područja snage postojećih radijatora. U nekim slučajevima može se raditi o tome da postojeći radijatori s ravnijom karakterističnom krivuljom grijanja (nižom temperaturom u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja) mogu pokriti "nove" potrebe za toplinom. Ipak, zamjena ogrjevnih površina i ventila može imati smisla iz optičkih i tehničkih razloga.

Niža temperatura u cijevi

U načelu za modernizaciju vrijedi: Što su niže temperature u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja, to se učinkovitije mogu koristiti solarna toplina i toplina iz okoliša kao i tehnike maksimalnog iskorištenja ogrjevne moći, odnosno tehnike iskorištavanja topline koja se proizvodi gorenjem, ali i topline vodene pare koja nastaje pri tome.

Za uporabu topline okoline pomoću toplinskih crpki centralnog grijanja osnovna je pretpostavka maksimalna temperature u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja, od 55º C. Jer, toplinska crpka centralnog grijanja je u svojem tipičnom načinu funkcioniranja je niskotemperaturno postrojenje grijanja. Ta karakteristika zasniva se na radnom procesu korištenja temperature okoline. Naime, što je veća temperaturna razlika između topline okoline i korisne topline, to je veći utrošak rada koji je potreban da bi se komprimirala toplina s niske temperaturne razine na višu temperaturnu razinu.

Kod prevladavanja temperaturne razlike od 55 K koeficijent promjene snage ispod 3,0 pada u crveno područje. To odgovara vanjskim zrakom vođenoj toplinskoj crpki centralnog grijanja na granici primjene kod 0º C vanjske temperature zraka i maksimalne temperature 55º C temperature pripravnosti. Ako je potrebna temperatura u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja koju mora pripraviti ukapljivač uređaju za korištenje topline, viša od 55º C, onda se vrlo brzo smanjuje udio temperature okoliša i pada ispod 60 %. Istodobno odgovarajuće veći postaje udio električne pomoćne energije, kroz što se smanjuje korištenje regenerativne temperature okoliša (kod sadašnjeg miksanja struje).

Specijalni zahtjevi kod zagrijavanja pitke vode

Mnoge primjene uporabe temperature okoliša s toplinskim crpkama mogu se učinkovito realizirati i kod postojećih zgrada, pretpostavka za ovo je sveobuhvatno snimanje stanja kao baza za postojani koncept modernizacije i razlikovanje zahtjeva koji se postavljaju prema objektu u pogledu potreba za ogrjevnom toplinom i toplom pitkom vodom, kao i potreba korisnika.

Zagrijavanje pitke vode potpuno je neovisno o energetskom standardu plašta zgrade. Ono jedino i isključivo ovisi o broju korisnika kao i o njihovim potrebama i navikama. Prije svega u kućama s više obitelji to su udarna vremena i čimbenici istodobnosti potreba za toplom vodom, što toplinsku crpku centralnog grijanja dovodi do granica toplinskog komfora. Taj se problem ne može uvijek kompenzirati preko odgovarajuće tehnike priprave.

Zahtjevi koji se postavljaju zagrijavanju pitke vode kao i odabir toplinskog izvora odlučuju kod zgrada s više stambenih jedinica o - pored temperature u cijevi koja dovodi toplu vodu u kružni optok grijanja za prijenos topline u prostor - načinu pogona toplinske crpke.

U obiteljskim kućama s jednom ili dvije obitelji potrebe za toplom vodom mogu se bez problema cijele godine pokriti monovalentno od strane toplinske crpke centralnog grijanja ili toplinske crpke za zagrijavanje pitke vode.

Izravno električno grijanje

Kod toplinske crpke koja provodi vanjski zrak u pravilu nije moguć monovalentni način pogona, budući da se bivalentna točka postavlja kod vanjskih temperatura od 0º C i da se mora uključiti drugi uređaj za proizvodnju topline. Monoenergetski način pogona je integracijom električnog izravnog grijanja najjednostavniji, ali ne uvijek i najsretnije rješenje, jer negativno utječe kako na godišnji koeficijent energetske učinkovitosti tako i na koeficijent potrošnje uređaja /postrojenja. Osim toga valja kritički primijetiti da električna žarna šipka nije namijenjena za to da izjednačava deficite kod planiranja, instalacije ili priprave.

Kod monoenergetskog načina pogona udio izravnog električnog grijanja mora ostati pregledan i ne smije bitno utjecati na energetsku bilancu. Udio pokrića električnog otpornog grijanja ne bi smio prekoračiti 10 %. Daljnji hendikep toplinskih crpki s vanjskim zrakom je funkcija otapanja isparivača. Kod visoke vlažnosti zraka mogu se na isparivaču pojaviti mraz i led. Kod kuća za više obitelji i stambenih blokova je pokrivanje potreba za toplom vodom potrebno i za vrijeme udarnih vremena korištenja. Toplinski komfor i faktori istodobnosti zahtijevaju brza dodatna zagrijavanja kod priprave tople pitke vode. U tom slučaju je bivalentna točka upravljana temperaturom cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja ovisi i o vremenu punjenja spremnika.

PRIKAZ načina pogona uređaja toplinskih crpki:

Načini pogona

Objašnjenje

Primjena / Uporaba

monovalentni

Kod monovalentnog načina pogona toplinska crpka je jedini proizvođač topline za zagrijavanje prostora i pitke vode. Ovaj način pogona moguć je jedino s odgovarajućim uređajem toplinskog izvora.

Kod konstantne temperature toplinskog izvoran (sa zemljom povezane toplinske crpke, toplinske crpke za toplu vodu itd.)

monoenergetski

Monoenergetski način pogona sadrži i drugog proizvođača topline koji se opskrbljuje s istom vrstom energije kao i toplinska crpka. To znači integraciju električnog otpornog grijanja. Važno je svrstavanje bivalentne točke i iz toga proizašlo prebacivanje električnog otpornog grijanja preko bivalentnog regulatora. Udio izravnog električnog grijanja ne bi trebao prekoračivati 10 %, budući da to negativno utječe na energetsku bilancu uređaja toplinske crpke ni u kojem slučaju nisu prikladna električna otporna grijanja za poravnanje (izjednačavanje) deficita planiranja i instalacija.

Kod nestalne temperature toplinskog izvora (uređaji toplinskih crpki s vanjskim zrakom). Napomena: Električno otporno grijanje može se prema želji kupaca integrirati i kao grijanje za nuždu. Ovdje se preporučuje i realizacija ručnog uklapanja/isklapanja.

bivalentni

Bivalentni način pogona u načelu znači integraciju drugog proizvođača topline koji koristi neku drugu vrstu energije (npr. biomasu, zemni plin, loživo ulje). U načelu je bivalentni način pogona prikladan za sustavna rješenja. Kod bivalentnog načina pogona razlikuju se tri vrste: alternativni, paralelni i djelomice paralelni.

Postrojenja za osnovni teret / promjenjivo vršni opterećenje (kao što je dolje navedeno) Optimalni načini pogona i sustavna rješenja

bivalentno alternativni

Ovaj način pogona nudi dvije alternative, koje se mogu odabrati sukladno njihovoj optimalnoj točki.ili je u pogonu toplinska crpka ili drugi proizvođač topline. Ako je vanjska temperatura kod toplinske crpke s vanjskim zrakom ispod točke dinenzioniranja (bivalentna točka), onda se toplinska crpka isključuje, a uključuje se drugi proizvođač topline, sve dok se ne prekorači bivalentna točka.

Kod visokih temperatura u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja u slučaju dimenzioniranja. Relevantan je broj ogrjevnih dana s visokim temperaturama u dovodnoj cijevi (iznad 55º C).

bivalentno paralelni

Toplinska crpka u uporabi je za vrijeme cjelokupnog perioda grijanja. Ako točka dimenzioniranja vanjske temperature nije dosegnuta, odnosno ako je dostignuta bivalentna točka, paralelno se uključuje još k tome i drugi proizvođač topline. Taj način pogona može se odabrati kada postoje temporarna promjenjiva vršna opterećenja. Udio pokrića kod tog načina pogona može biti veći. Ipak, treba se uzeti u obzir učinkovit način pogona toplinske crpke.

Pokriće promjenjivih vršnih opterećenja - naknadno/dodatno grijanje za pripravu tople vode kao i opće, vremenski ograničene, više potrebe kod temperature dovodne cijevi.

bivalentno djelomice paralelni

Bivalentni, djelomice paralelni način pogona uvažava optimalne pogonske uvjete toplinske crpke sukladno toplinskom izvoru i zahtjevima koji se postavljaju uređaju za korištenje topline. Način pogona funkcionira jednako kao i paralelni način pogona, uz jedinu razliku: Kod dostizanja točke za isključenje, koja je ispod bivalentne točke, toplinska crpka se isključuje.

Pokriće promjenjivih vršnih opterećenja - naknadno/dodatno grijanje za pripravu tople vode kao i opće, vremenski ograničene, više potrebe kod temperature dovodne cijevi.


Sustavna rješenja s bivalentnim načinom pogona

Potencijal bivalentnog načina pogona jako je velik, budući da se samo radi o pokrivanju promjenjivih vršnih opterećenja. Promjenjivo vršno opterećenje označava trenutak maksimalno potrebnih temperatura ogrjevne vode, koja je uz najnižu temperaturu dovoljna da se zgrada preko postrojenja za grijanje opskrbi s potrebnom količinom vode. Iskustvo pokazuje da su moguće rate pokrića toplinske crpke centralnog grijanja u iznosu od 90 % kod optimalnog načina pogona.

U praksi modernizacije u pojedinačnom slučaju može imati puno smisla integracija postojećeg kotlića grijanja - ako je to moguće - kao drugog proizvođača topline za pokriće promjenjivih vršnih opterećenja (npr. priprava tople vode kod većih stambenih zgrada) ili kao potpora kod niskih temperatura vanjskog zraka.

Kombinacija različitih proizvođača topline pruža mogućnost uključivanja u sustav pojedinačnih uređaja i njihovog dimenzioniranja u skladu s njihovim pojedinačnim energetski najpovoljnijim pogonskim područjem (godišnji stupanj iskorištenja). Sukladno utvrđivanju bivalentne točke, granica uporabe i zahtjeva koji se postavljaju postrojenju/uređaju za grijanje mogu se razlikovati tri bivalentna načina pogona: bivalentno alternativno, bivalentno paralelno i bivalentno djelomice paralelno. Optimalnom uporabom bivalentnih načina pogona kod toplinskih crpki bitno se poboljšava godišnji stupanj iskorištenja uređaja za grijanje. Jer, na temelju klimatskih uvjeta u Njemačkoj najveći dio konvencionalnih uređaja za proizvodnju topline rade samo u nekoliko dana na godinu na optimalnoj pogonskoj točki. Prikladni način pogona uvijek se mora odabrati uvažavajući zahtjeve pojedine zgrade kao i korišteni izvor topline, te uređaj za korištenje topline.

U načelu se mora uvažiti da se bivalentna točka ne mora uvijek voditi preko vanjskog zraka, već i u cijevi koja dovodi toplu vodu u optok grijanja - čak i kada služi samo za održavanje toplinskog komfora kod priprave tople pitke vode.

Ako se obrtnici koji se bave instalacijom pridržavaju sljedećeg plan, uspješno će realizirati korištenje toplinske energije u postojećim zgradama:

  • Detaljno snimanje stanja cjelovitog postrojenja grijanja na licu mjesta
  • Ocjena postojeće zgrade u pogledu postojeće kućne tehnike
  • Ocjena prijenosa topline u prostor (potencijali optimalizacije)
  • Koncepcija optimalizacije, odnosno renoviranje; predviđanja investicijskih i pogonskih troškova
  • Planiranje i dimenzioniranje uređaja toplinske crpke (postupak simulacije)
  • Osiguranje kvalitete bilježenjem snage; provjera, dokumentacija i preuzimanje
  • Definicija zajamčenog sučelja (osigurati jamstvo i pravnu sigurnost)
Izvor: masmedia.hr