Tepelné čerpadlo pro bazén: kritéria výběru a pravidla instalace

Tepelná čerpadla – to je bezpochyby jeden z nejlepších vynálezů v oblasti topných systémů. Doslova umožňuje získávat prakticky bezplatnou energii přímo ze vzduchu, stejně jako ze země nebo vody. Pokud použijete tepelné čerpadlo pro bazén, náklady na ohřev vody lze výrazně snížit.

Řekneme vám, jak vybrat optimální model využití “zelené” energie pro výrobu tepla ohřívajícího vodu. V článku určeném k seznámení je podrobně popsán princip fungování systému. U nás se dozvíte, jak sestavit zařízení a jak jej správně provozovat v domácích podmínkách.

Jak takové čerpadlo funguje?

Energie je všude, dokonce i v objektech, které se nám zdají být mimořádně chladné. Jen tato energie má nízký potenciál. Tepelná čerpadla umožňují extrahovat ji z okolního prostředí a přeměnit na energii s vysokým potenciálem. V tomto stavu lze tepelnou energii použít k vytápění.

Tepelná čerpadla, stejně jako chladničky, pracují na principu Carnotova cyklu. Chladnička přesouvá tepelnou energii z komory do okolního prostoru, aby vytvořila chladicí efekt, zatímco tepelné čerpadlo pracuje v opačném směru.

Taková soustava se skládá ze dvou hlavních částí – vnější a vnitřní, mezi nimi se nachází kompresor a výparník. Tedy teplonosné médium cirkuluje soustavou trubek, které jsou umístěny vně. Přitom pohlcuje energii rozptýlenou v zemi, ve vodě nebo ve vzduchu, záleží na typu čerpadla.

Poté teplonosné médium prochází komorou výparníku naplněného chladivem (obvykle – freonem). Chladivo se vaří při velmi nízké teplotě. Zahříváním při kontaktu s tepelnou energií nízkého potenciálu přechází do plynného stavu a vstupuje do kompresoru.

Toto schéma názorně ukazuje zařízení a princip činnosti tepelného čerpadla, které sbírá teplo s nízkým potenciálem z okolního prostředí a přeměňuje jej na vysoko-potenciální tepelnou energii (+)

Zde se plyn zahřívá a přesouvá do kondenzátoru. Poté chladivo chladne, opět se vrací do kapalného stavu, a teplo, které nasbíralo, putuje do vnitřního topného systému, tj. do topného systému domu nebo, v tomto případě, bazénu. Cyklus se mnohokrát opakuje.

Samozřejmě, pro provoz takového systému, konkrétně čerpacích agregátů, bude zapotřebí určité množství elektrické energie, bez přístupu k níž systém nebude moci fungovat.

Ale množství elektřiny potřebné pro tepelné čerpadlo je přibližně čtyřikrát menší než náklady na přímý ohřev vody pomocí elektrického ohřívače. Při spotřebě méně než 2,5 kW výkonu na provoz elektřiny může tepelné čerpadlo vyrobit více než 10 kW tepelné energie.

Jak vybrat vhodný systém?

Vlastnosti konstrukce tepelného čerpadla ho činí odolnějším vůči působení zvýšené vlhkosti než jakýkoli jiný systém ohřevu vody. Je však třeba správně vybrat typ tepelného čerpadla, tj. rozhodnout se o zdroji nízko-potenciální tepelné energie.

Čím stabilnější je teplota prostředí, tím efektivněji pracuje tepelné čerpadlo. Země je v tomto ohledu považována za nejlepší variantu, ale praktické provedení vyžaduje splnění řady ne zcela jednoduchých podmínek.

Tato tabulka umožňuje určit výkon tepelného čerpadla pro bazén. Výpočty byly provedeny s ohledem na přítomnost ochranného krytu proti slunci (+)

Bude zapotřebí prostorný pozemek a rozsáhlé zemní práce. Trubky, kterými cirkuluje voda, bude nutné umístit do tloušťky půdy, splnit tento požadavek není vždy možné a pohodlné. Tepelná čerpadla typu země-voda se pro bazény používají zřídka.

Vodní tepelné čerpadlo je poněkud jednodušší na instalaci, protože jako zdroj energie využívá vodu. Optimální varianta – blízká vodní plocha: rybník, jezero, řeka atd.

Ne všichni majitelé pozemků mají přístup k těmto zdrojům. Dostupnější variantou řešení problému – je spustit trubky pro vodu do vrtu nebo studny. To znamená, že na pozemku bude možná nutné vybudovat další zdroj vody.

Méně času a úsilí bude zapotřebí pro instalaci tepelného čerpadla, které využívá energii rozptýlenou ve vzduchových hmotách. K zajištění intenzivní výměny vzduchu se používají výkonné ventilátory. Nebude nutné pokládat trubky v zemi ani vrtat novou studnu.

Tepelná čerpadla typu “vzduch-voda” umožňují ohřívat velký objem vody v bazénu s minimálními náklady na elektrickou energii

Samozřejmě, účinnost ohřevu vzduchovým tepelným čerpadlem může být o něco nižší než při použití stabilních zdrojů energie, jako je země nebo voda. Nicméně pro použití během sezóny od jara do podzimu, a ne po celý rok, je takový model ideální. Většina bazénů na pozemcích se používá právě v tomto období.

Tepelné čerpadlo lze také použít v kombinaci s jinými topnými systémy, například s elektrickým ohřevem. Pro vytápění domu se tyto modely někdy kombinují s plynovým nebo elektrickým kotlem. To je zvláště vhodné v oblastech s drsným klimatem, protože při teplotě vzduchu pod -20 stupňů účinnost tepelných čerpadel prudce klesá.

Charakteristikou každého průmyslového modelu tepelného čerpadla – je vysoká cena. Náklady lze snížit, pokud si takové zařízení postavíte svépomocí. Není to příliš složitý úkol, mnoho kutilů to úspěšně zvládlo. Průmyslové modely jsou však spolehlivější, účinnější a snadněji se ovládají.

Podle recenzí se vysoká cena průmyslového modelu tepelného čerpadla vrátí již během prvních pár let provozu, někdy dokonce během několika měsíců. Zároveň je velmi důležité vybrat model, jehož výkon bude přesně odpovídat potřebám objektu na teplo.

Tepelné ztráty objektu

Aby bylo možné správně vybrat tepelné čerpadlo podle výkonu, je nutné určit tepelné ztráty bazénu, ve kterém bude zařízení instalováno.

V případě bazénu je třeba zohlednit:

• místo, kde se bazén nachází;
• přítomnost a stupeň izolace bazénu;
• objem bazénové vany;
• počáteční teplotu vody;
• optimální teplotu vody pro koupání;
• přítomnost dalších faktorů ovlivňujících změnu teploty vody: ohřev vzduchu v kryté stavbě, klimatizace apod.

Pro výpočet tepelných ztrát stavby někteří odborníci doporučují použít metodiku uvedenou v DBN V.2.5-67: 2013. Výkon čerpadla by měl být o 30 % vyšší než velikost tepelných ztrát bazénu.

Toto schéma umožňuje vytvořit představu o možných tepelných ztrátách v bazénu v závislosti na vlivu vnějších faktorů. Čím menší jsou tyto ztráty, tím efektivněji bude tepelné čerpadlo pracovat.

Tyto výpočty jsou dosti specifické, je lepší je přenechat odborníkovi. Užitečná doporučení lze získat od zkušených specialistů, kteří se zabývají výrobou nebo prodejem tepelných čerpadel. Při výběru tepelného čerpadla budou užitečné také informace o výkonu výměníku tepla zařízení.

Při výběru vzduchového tepelného čerpadla pro ohřev vody v bazénu je třeba zohlednit řadu faktorů, které ovlivňují míru tepelných ztrát budovy, například přítomnost nebo nepřítomnost krytí.

Tento ukazatel odráží spotřebu tepelné energie pro ohřev vody v bazénu za určité časové období.

Ve zjednodušené podobě může vzorec vypadat takto:

P = 1.16 × ΔT/t × V (kW)

Kde:

• 1,16 – korekční faktor tepelných ztrát;
• ΔT – počet stupňů oddělujících počáteční a konečný ukazatel teploty vody v bazénu, °C;
• t – doba provozu zařízení, dokud není dosažena potřebná teplota vody, hodiny;
• V – objem koupací vany, m³

Samozřejmě, tento vzorec nezohledňuje řadu faktorů, jako je vliv vytápění v místnosti krytého bazénu, přítomnost klimatizace, přítomnost izolace apod.

Ale při výběru vhodného modelu tepelného čerpadla může být takový výpočet velmi užitečný. V průběhu výpočtů je užitečné vzít v úvahu, že optimální teplota vzduchu pro krytý bazén je 28 stupňů a teplota vody – 24 stupňů.

Důležité body při výběru čerpadla

Při výběru vhodného tepelného čerpadla je třeba se orientovat nejen na jeho výkon. Důležitý význam se přikládá i dalším faktorům. Například rozměry čerpadla, které připomíná velkou kovovou skříň.

Místo instalace se obvykle vybírá předem, je třeba se ujistit, že se vybraný model volně vejde, přičemž ponechá dostatek místa pro osobu, která bude zařízení instalovat a obsluhovat.

Čím menší je rozdíl mezi teplotou vzduchu venku a teplotou vody v bazénu, tím větší efekt přinese použití tepelného čerpadla a tím vyšší bude jeho výkon.

Automatické řízení některých modelů umožňuje měnit provoz čerpadla s ohledem nejen na venkovní teplotu, ale také na rychlost ochlazování vody v bazénu a na schopnost budovy (pokud se jedná o krytý bazén) udržovat teplo.

Během provozu tepelné čerpadlo vibruje a vydává hluk. Čím méně hluku na místě, tím lépe. Před nákupem je třeba najít způsob, jak posoudit hlučnost různých modelů tepelných čerpadel.

Na ceně zařízení se může výrazně projevit přítomnost jednotky automatického řízení. Pokud to finanční prostředky dovolují, neměli byste se vzdávat tohoto moderního a pohodlného doplňku. Za prvé, automatizace zvyšuje komfort při používání zařízení, protože se nemusíte neustále rozptylovat jeho zapínáním, seřizováním, vypínáním a podobně.

Automatický systém řízení moderních tepelných čerpadel usnadňuje provoz zařízení, zvyšuje účinnost jeho práce a prodlužuje životnost.

Za druhé, provoz zařízení v automatickém režimu výrazně zvyšuje jeho životnost, tj. dobu provozu. Poruchy jsou však stále možné. Minimalizovat problémy spojené s provozem tepelného čerpadla pomůže přítomnost správně vyplněných dokumentů o záručním servisu zařízení.

Nicméně pouhá přítomnost oficiálního formuláře s razítkem nestačí. Někdy prodejci skromně zamlčují, že záruční opravy provádí pouze specializovaný podnik, který se nachází stovky kilometrů od místa instalace zařízení.

Stávalo se také, že zařízení muselo být kvůli opravě odesláno do zahraničí. Takový záruční servis je velmi nepohodlný, protože majiteli zabere celé měsíce času.

Šikovným lidem, kteří zvládnou jednoduché opravy domácích spotřebičů, by měli předem prostudovat vlastnosti vybraného modelu a dostupnost náhradních dílů. Pokud potřebné díly nejsou k dispozici v blízkosti, budou je muset speciálně objednat, zaplatit dlouhou dopravu atd. Předvídavost pomůže předejít takovým problémům.

Pokud se cena továrně vyrobeného tepelného čerpadla zdá “nebesky” vysoká, lze jej sestavit vlastníma rukama. Jak se sestavuje agregát z prakticky odpadových surovin je popsáno v námi doporučeném článku.

Zvláštnosti montáže zařízení

Postup připojení tepelného čerpadla pro bazén závisí na vlastnostech konkrétního modelu. Proto je třeba před zahájením prací pečlivě prostudovat návod výrobce a přesně dodržet uvedené požadavky a doporučení. Průmyslové modely se obvykle dodávají již smontované a se sadou potřebných komponentů pro instalaci.

Schéma fungování tepelného čerpadla připojeného k bazénu:
1 – Tepelné čerpadlo pro bazén
2 – Dálkové ovládací zařízení
3 – Čistá voda pro bazén
4 – Cirkulační čerpadlo
5 – Bypass (obtokový kanál) a regulační ventily
6 – Trubka přívodu vody z bazénu
7 – Filtr

Během připojení bude nutné nainstalovat pár trubek a také zajistit elektrické napájení. Ohřívač se do systému údržby bazénu instaluje tak, aby byl umístěn za filtračním systémem a před chlorátorem.

Jak je znázorněno na tomto schématu, tepelné čerpadlo by mělo být připojeno za vodním filtrem, ale před zařízením pro její chloraci.

Je velmi důležité správně zvolit místo pro instalaci zařízení. Obvykle tepelné čerpadlo typu „vzduch-voda“ představuje agregát impozantních rozměrů, připomínající venkovní jednotku split-systému klimatizace.

Pro instalaci vzduchového tepelného čerpadla je nutné zvolit dostatečně prostorné místo, které by mělo být chráněno před vlivy vnějších faktorů, například pomocí přístřešku.

Místo pro instalaci takového zařízení musí splňovat následující požadavky:

• dobrá ventilace;
• absence překážek pro pohyb vzduchových hmot;
• vzdálenost od otevřeného ohně a jiných zdrojů tepla;
• ochrana před vlivy vnějších faktorů prostředí: srážky, padající odpad shora apod.;
• dostupnost pro technickou údržbu a potřebnou opravu.

Nejčastěji se tepelné čerpadlo instaluje pod přístřeškem. Pro dodatečnou ochranu lze nainstalovat pár bočních stěn, ty však nesmí nijak bránit proudění vzduchu, které je vháněno ventilátory.

Čerpadlo se montuje na kovový rám, základna musí být přísně vodorovná. To umožní minimalizovat problémy, jako jsou vibrace a hluk při provozu zařízení, a také ochrání zařízení před poruchami.

Vzduchové tepelné čerpadlo by mělo být instalováno na pevném a přísně vodorovném základu. Tím se sníží vibrace při jeho provozu a množství hluku.

Při montáži tepelného čerpadla a jeho připojení k systému je důležité se ujistit, že všechny jeho součásti jsou čisté. Není od věci zkontrolovat také vnitřní povrch trubek, kterými se připojení provádí.

Všechna místa spojení trubek, kterými cirkuluje voda, musí být pečlivě utěsněna a zkontrolována na případné úniky. Aby se vibrace z tepelného čerpadla při jeho provozu nepřenášely na zbytek systému, má smysl zvážit možnost připojení pomocí flexibilních hadic.

Zvláštní pozornost si vyžádá zajištění elektrického napájení tepelného čerpadla. Musí plně odpovídat pravidlům pro instalaci elektrického zařízení s ohledem na všechny požadavky požární bezpečnosti.

V blízkosti bazénu je obvykle vysoká vlhkost a pravděpodobnost kontaktu elektrického zařízení s vodou výrazně stoupá. Proto je nutné pečlivě zaizolovat všechna místa elektrických kontaktů a dodatečně je chránit před možným kontaktem s vlhkostí.

Do schématu zapojení tepelného čerpadla k elektrickému napájení je bezpodmínečně nutné zahrnout jističe, které jsou vybaveny snímači reagujícími na zvýšení teploty. Budou také potřeba ochranná zařízení, která zabrání úniku proudu.

Všechny vodivé uzly je bezpodmínečně nutné uzemnit. Pro připojení kabelů, jak silových, tak i řídicích, budou zapotřebí speciální svorkovnice. V návodu výrobce je obvykle uveden potřebný průřez elektrických kabelů, kterými lze zařízení připojit k napájení.

Těchto údajů je nutné se držet. Průřez kabelu může být větší než doporučený, ale v žádném případě menší.

Instalace tepelného čerpadla pro ohřev vody v bazénu se provádí v souladu s doporučeními výrobce. Obvykle se instaluje za systém čištění vody, ale před zařízením pro chlorování, pokud je k dispozici.

Domácí tepelné čerpadlo – je to reálné?

Pokud si tepelné čerpadlo vyrobíte sami, můžete výrazně ušetřit, ale účinnost takových zařízení je poněkud nižší než u průmyslově vyráběných modelů. Nejprve se vyrobí jednotlivé součásti čerpadla, poté se spojí do celkového systému. Výparník lze vyrobit z velké plastové nádrže. Uvnitř se instaluje měděný had.

Pro výrobu hada lze měděnou trubku opatrně navinout na plynovou láhev nebo jiný vhodný válcový předmět, aby získala požadovaný tvar. Stejným způsobem se vyrobí další had – pro výparník. Tento prvek se umístí do další nádrže, tentokrát kovové, budou potřeba svářečské práce.

Kompresor se jednoduše koupí nebo sejme z jiného zařízení, například z rozbité klimatizace. Když jsou tato tři zařízení připravena, spojí se do společného systému. Poté se do kompresoru natankuje chladivo. Zbývá připojit výparník k ventilátoru, který vhání vzduch, a kondenzátor – k systému ohřevu vody v bazénu.

Mnohem složitější je konstrukce tepelného čerpadla typu voda-voda. Pro jeho stavbu je nutná přítomnost řeky nebo přírodní nádrže v blízkosti pozemku; pokud nejsou, vrtají se studny. Pokud však získávání energie ze vzduchu není z technických důvodů možné, bude tato varianta také užitečná.

Závěry a užitečné video k tématu

Praktické zkušenosti s ohřevem vody v bazénu pomocí tepelných čerpadel jsou uvedeny v následujícím videu:

Zde je názorně demonstrován princip fungování vzduchového tepelného čerpadla:

V tomto videu je uveden velmi podrobný přehled provozu a konstrukce modelu tepelného čerpadla typu „vzduch-voda“:

Tepelné čerpadlo – je pohodlný, účinný a ekologický způsob vytápění bazénu. Při správném provozu se náklady na model velmi rychle vrátí a kvalitní instalace výrazně prodlouží životnost zařízení.

Chcete se podělit o užitečné informace k tématu článku? Možná víte, jak vyrobit tepelné čerpadlo pro zařízení soukromého bazénu svépomocí? Pište prosím komentáře do bloku níže, ptejte se, sdílejte svůj názor a tematické fotografie.