Systém RoofVent® a TopVent® s tepelným čerpadlem, šampioni v oblasti úspory energie
Společnost Hoval vyrábí decentralizované klimatizační jednotky již více než 40 let. Již od začátku byla hlavní zásadou při vývoji každé generace našich jednotek snaha o snížení spotřeby energie.
Osvědčené střešní ventilační jednotky pro přívod čerstvého vzduchu a odvod znečištěného vzduchu RoofVent® s jmenovitým průtokem vzduchu 5 500 m3/h (velikost jednotky 6) a 8 000 m3/h (velikost jednotky 9) prodělaly další vývoj. Možnost volitelného zabudování reverzních tepelných čerpadel jim nyní umožňuje pracovat nezávisle. Jednotky velikosti 9 mohou být vybaveny jedním nebo dvěma tepelnými čerpadly. Tato tepelná čerpadla, mají hodnotou topného faktoru COP 4,09 pro vytápění a hodnotou chladícího faktoru EER 3,77 pro chlazení. Více klíčových technických údajů k tepelným čerpadlům je uvedeno v tabulce 1:
| Jmenovitý topný výkon 1) | 31,5 kW |
| Jmenovitý chladicí výkon 2) | 28,0 kW |
| Teplota při které dochází ke kondenzaci chladiva | 46 °C |
| Teplota při které dochází k odpaření chladiva | 6 °C |
| 1) tOUT = 7 °C (teplota venkovního vzduchu) tEXT = 20 °C (teplota odváděného vzduchu) 2) tOUT = 35 °C, tEXT = 27 °C / 45 % relativní vlhkost | |
Tabulka 1: Údaje pro tepelné čerpadlo Daikin ERQ250
Hodnoty jmenovitého topného a chladícího výkonu pro odlišné teploty vzduchu než jsou uvedeny v tabulce 1, na požádání budou zaslána.
Tepelná čerpadla lze kombinovat se systémem ZZT (zpětného získávání tepla) pomocí deskového rekuperačního výměníku s hodnotami tepelné účinnosti 77 a 78 % a vytvořit tak energeticky účinný systém větrání.
Jako distribuční element používaný pro rozvod vzduchu se u celé řady jednotek používá patentovaná vyústka Air – Injector (vířívý anemostat) od společnosti Hoval. Používání výustky umožňuje, aby systém pokryl rovnoměrně a bez průvanu plochy hal uvedené v tabulce 2.
| RoofVent® | Pokrytá podlahová plocha | Související měrná rychlost průtoku vzduchu | ||
|---|---|---|---|---|
| max. | min. | min. | max. | |
| RP-6 | 11 m x 11 m | 22 m x 22 m | 46 m3/(m2∙h) | 11 m3/(m2∙h) |
| RP-9 | 13 m x 13 m | 28 m x 28 m | 48 m3/(m2∙h) | 10 m3/(m2∙h) |
Tabulka 2: Podlahové plochy (bez průvanu) pokryté jednotkami RoofVent® RP
Při průtoku vzduchu shora dolů lze dosáhnout teplotního spádu (gradientu) v rozsahu od 0,1 do 0,15 K/m výšky haly. To ve srovnání s jinými řešeními s vyššími hodnotami teplotní stratifikace otevírá doplňkový potenciál k úsporám energie. Tímto se snižují tepelné ztráty až o 20% v důsledku čehož je redukován požadavek na teplo.
Obrázek 1: RoofVent® RP
Systém tepelného čerpadla RoofVent® je řízen pomocí řídícího a regulačního systému TopTronic® C, který je vyvinut speciálně pro potřeby decentralizovaných systémů. Ten reguluje tepelný a chladicí výkon reverzního tepelného čerpadla v rozsahu modulace 0 až 100 %, dále výkon rekuperace tepla a distribuci vzduchu. Na základě rozdílu mezi teplotou přiváděného vzduchu a teplotou vzduchu v místnosti se upravuje rozdělování vzduchu aby nevznikal průvan. Konečným výsledkem tohoto propojení je minimální spotřeba energie za všech provozních podmínek a tím i maximalizace přínosu pro provozovatele.
Výkonová kapacita systému RoofVent® RP je znázorněna níže pro typický scénář vytápění a chlazení. Toto řešení zahrnuje jednotku velikosti 6 s jedním tepelným čerpadlem (RP-6-K) a jednotku velikosti 9 s dvěma tepelnými čerpadly (RP-9-M).
Vytápění
Hodnoty pro zimní návrhový stav s teplotou venkovního vzduchu tOUT = -15 °C a teplotou odváděného vzduchu tEXT = 20 °C jsou uvedeny v tabulce 5. Venkovní vzduch se zahřívá z teploty tOUT na teplotu tER pomocí rekuperačního deskového výměníku o výkonu 
. (výkon zpětného získávání tepla)
Výkon tepelného čerpadla za těchto teplot je 
(výkon tepelného čerpadla). Tepelné čerpadlo dohřívá proudící venkovní vzduch z teploty tER (teplota vzduchu po využití zpětného získávání tepla) na teplotu přiváděného vzduchu tSUP.
Dále je zde využit efekt tepelného zisku výkonu ventilátoru vznikající převodem kinetické energie na teplo předávané přiváděnému vzduchu. Její hodnota 
se počítá z energie spotřebovávané motorem a účinnosti ventilátoru. To vede ke zvýšení teploty přiváděného vzduchu o ΔtV z teploty tSUP na teplotu tSUP eff.
Hodnoty pro obě dvě velikosti jednotek jsou uvedeny v tabulce (3).
| RoofVent® | [kW] | ΔtV [K] |
|---|---|---|
| Velikost | ||
| 6 | 1,3 | 0,7 |
| 9 | 2,1 | 0,8 |
Tabulka 3: Přenos energie ventilátoru u jednotek RoofVent®
Tepelný výkon pro pokrytí tepelných ztrát je výsledkem množství přiváděného vzduchu a rozdílu mezi efektivní teplotou přiváděného vzduchu tSUP eff a teplotou vzduchu uvnitř haly tINT. Pro ohřátí venkovního vzduchu z teploty tOUT na teplotu přiváděného vzduchu tSUP, je tak zapotřebí pouze energie pro pohon kompresoru tepelného čerpadla.
| RoofVent® | tOUT | tER1) | | | tSUP | tSUP eff2) |  |  |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RP-6-K | -15 °C | 14,0 °C | 54 kW | 22,1 kW | 26,1 °C | 26,8 °C | 12,4 kW | 7,5 kW |
| RP-9-M | -15 °C | 14,0 °C | 78 kW | 44,2 kW | 30,6 °C | 31,4 °C | 30,3 kW | 15 kW |
| 1) Referenční stav: Teplota odváděného vzduchu tEXT = 20 °C, odpovídající teplotě vzduchu ≈ 18 °C v pobytové zóně 2) Podle tabulky 3 | ||||||||
Tabulka 4: Zimní návrhový stav jednotky RoofVent® RP, teploty a topný výkon
Dobře izolované haly vykazují průměrný měrný tepelný výkon 45 W/m2. S hodnotou proto vyplývá podle tabulky 4, že jednotka velikosti 6 dokáže pokrýt plochu o rozměrech 16,6 m x 16,6 m a jednotka velikosti 9 dokáže pokrýt plochu o rozměrech 26 m x 26 m. To odpovídá měrným rychlostem průtoku vzduchu 20 m3/(h∙m2) pro velikost jednotky 6 a 11,9 m3/(h∙m2) pro velikost jednotky 9.
Chlazení
Hodnoty pro letní návrhový stav s teplotou venkovního vzduchu tOUT = 32 °C s relativní vlhkostí 60 % a teplotou odváděného vzduchu tEXT = 28 °C s relativní vlhkostí 50 % jsou uvedeny v tabulce 6. Vzduch zvenčí se nejprve ochladí z teploty tOUT na teplotu tER pomocí rekuperačního deskového výměníku o výkonu . Výkon tepelného čerpadla za těchto teplot je . Z toho je pouze 
k dispozici pro praktické využití. Rozdíl hodnot je vyžadován pro odvlhčování venkovního vzduchu. ochlazuje průtok venkovního vzduchu z teploty tER na teplotu přiváděného vzduchu tSUP. Nevýhodou je zde teplo vydávané ventilátorem při jeho chodu, protože zahřívá ochlazovaný přiváděný vzduch zpět o ΔtV (podle tabulky 4) z tSUP na tSUP eff.
Chladicí výkon 
, který je potřeba pro ochlazení vzduchu na požadovanou teplotu, se vypočítá z průtoku přiváděného vzduchu a rozdílu teplot mezi efektivní teplotou přiváděného vzduchu tSUP eff a teplotou odváděného vzduchu tEXT. Jediným požadavkem na energii, kromě ochlazení venkovního vzduchu z teploty tOUT na tSUP eff, je výkon elektrického pohonu kompresoru tepelného čerpadla .
| RoofVent® | tOUT | tER 1) | | | | tSUP | tSUP eff 2) |  | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RP-6-K | 32 °C 60 % rel. vlh. | 28,9 °C 71,5% rel. vlh. | 6 kW | 29,7 kW | 12,4 kW | 22,1 °C | 22,8 °C | 9,5 kW | 7,5 kW |
| RP-9-M | 32 °C 60 % rel. vlhk. | 28,9 °C 71,5% rel. vlhk. | 9 kW | 59,4 kW | 25,6 kW | 19,3 °C | 20,1 °C | 21,0 kW | 15 kW |
| 1) Referenční stav: Teplota odváděného vzduchu tEXT = 28 °C, 50 % relativní vlhkost odpovídající teplotě vzduchu ≈ 26 °C v prostoru s přítomností osob 2) Podle tabulky 4 | |||||||||
Tabulka 5: Letní návrhový stav jednotky RoofVent® RP, teploty a chladicí výkony
Při měrném chladicím zatížení uvnitř haly 60 W/m2 dokáže jednotka velikosti 6 pokrýt plochu o rozměrech 12,6 m x 12,6 m a jednotka velikosti 9 dokáže pokrýt plochu o rozměrech 18,7 m x 18,7 m.
Splnění požadavků daných předpisů
Tyto jednotky splňují požadavky směrnice ErP 2018. V případě splnění požadavků zákona EEWärmeG (německý zákon o obnovitelných zdrojích energie), tato kombinace se ukazuje být dvojnásobně výhodná. Zákon EEWärmeG stanovuje, že minimálně 50 % energií používaných pro vytápění a ochlazování budovy musí být z obnovitelných zdrojů energie. V našem případě je složka obnovitelné energie dodávána tepelným čerpadlem. Výkon jednotek s ZZT může být zahrnut, také jako kompenzační opatření do složky alternativní energie.
Shrnutí
Jednotky RoofVent® RP a TopVent® TP jsou plně decentralizované a jsou tak samostatnými větracími a vytápěcími/chladicími systémy. Nevyžadují dodávku teplé a studené vody z centrálního zdroje a není potřeba pro ně navrhovat speciální technickou místnost. Obě řady systémů jsou charakteristické vysokou účinností.
Používání těchto systémů nabízí další výhody pro:
- provozovatele, protože použití vícenásobných samostatných jednotek činí systém vysoce spolehlivým
- projektanty - práce spojená s rozmístěním jednotek daleko snadnější a méně nákladná
- společnosti provádějící instalaci, díky krátké době instalace šetří náklady spojené s instalací
Hlavní činností firmy Hoval je výroba a prodej tepelné techniky a vzduchotechniky, podpora projektování, spolupráce s investory a developery při tvorbě komplexních řešení s ohledem na efektivnost a úsporu provozních nákladů, zajištění spolehlivého provozu ...
