Rekuperace tepla tepelnými čerpadly

Tepelné čerpadlo je ideální zařízení pro zpětné získávání tepla ze vzduchu i vody. Dokáže využívat odpadní teplo o teplotě až 42°C a dodávat teplou vodu 55 až 90°C. Teplo je možné získávat z různých zdrojů – odpadního a větracího vzduchu, odpadní, technologické nebo bazénové vody, důlních vod a vzduchu v podzemních prostorách.

Dosažitelné úspory a návratnost investice do rekuperace tepla závisí na rozdílu teplot zdroje odpadního tepla, který máme k dispozici a potřebné teplotě topné vody, kterou tepelné čerpadlo vyrábí. Čím je rozdíl těchto teplot nižší, tím tepelné čerpadlo rekuperuje energii levněji. Druhým důležitým parametrem je doba provozu rekuperace. V případech, kdy je rekuperace v provozu neustále (například ohřev vody v třísměnných provozech), se návratnost rekuperace pohybuje jen v řádech měsíců.   

Teplo z odpadního vzduchu

Zdroje odpadního tepla:

Větrací vzduch z řízeného větrání, odpadní vzduch z technologických procesů, vzduch z prostorů s velkými tepelnými zisky (servery, zimní zahrady, atria)

Technické řešení získávání tepla:

  • Umístění výparníku tepelného čerpadla přímo do místnosti s odpadním teplem
  • Odběr tepla přes vodní okruh z výměníků vzduch/voda (SAHARA) umístěných v místnosti s odpadním teplem
  • Odběr tepla z výměníků umístěných v centrálních vzduchotechnických jednotkách
  • Odběr tepla velkoplošnými výměníky bez ventilátorů

Tipy:

Tepelná čerpadla umožňují snadno rekuperovat odpadní teplo z větracího vzduchu i v případech, kdy přívodní a odvodní potrubí vzduchu je umístěno daleko od sebe a není možné využít standardní rekuperační výměník. 

Teplo z odpadní vody

Zdroje odpadního tepla:

Technologická odpadní voda z průmyslových procesů, odpadní teplo z chlazení technologií, odpadní voda z veřejných bazénů, splašková voda z hotelů a bytových domů, důlní a průsakové vody, které je nutné z technologických důvodů přečerpávat

Technické řešení získávání tepla:

  • Klasické deskové nebo trubkové výměníky pokud je voda bez nečistot
  • Speciální výměníky s promýváním na splaškové nebo silně znečistěné vody
  • Odběr tepla stěnou kanalizačního potrubí
  • Jednoduché výměníky z PE potrubí umístěné v jímkách a zásobnících odpadní vody

Tipy:

V případech kdy je dodávka odpadního tepla nárazová, vyplatí se instalovat zásobníky odpadní vody, které umožní rozložit rekuperaci odpadního tepla do delšího časového úseku. 

U splaškových vod je vhodné oddělit vody z koupelen a vody z WC – jednodušší řešení výměníků

V případě vyšších teplot odpadní vody (nad 25°C) je vhodné využít vícestupňovou rekuperaci, kdy se v první fázi odebere teplo jen pomocí výměníku a teprve následně se odpadní vody dochladí tepelným čerpadlem

Ostatní odpadní teplo

Teplo využitelné k rekuperaci naleznete téměř všude:

  • Řízených kvasných procesů při výrobě vína
  • Chlazení mladiny, kvasných a ležáckých tanků při výrobě piva (zde pracuje tepelné čerpadlo v režimu pivo/voda)
  • Kondenzační teplo ze stávajících chladících jednotek

Technická omezení získávání odpadního tepla

  • Odběr rekuperované energie musí být v dosažitelné vzdálenosti od zdroje odpadního tepla
  • Výstupní teplota z tepelného čerpadla musí odpovídat potřebám odběrného místa
  • Čerpání odpadního tepla musí být technicky proveditelné tak, aby náklady na údržbu výměníků a transport energie výrazně nezhoršovaly ekonomickou bilanci systému 
  • Zpětné získávání tepla a jeho využití by mělo mít časovou souvislost