Partner sekcie:
  • SCHELL

Inštalácia tepelného čerpadla v administratívnej budove

image 65662 25 v1

Každá stredne veľká firma musí riešiť závažnú dilemu: bude stavať vo vlastnej réžii, podľa vlastných predstáv a na mieru vlastným požiadavkám, no zároveň s využitím know-how zameraného na budúcnosť a energeticky úsporne alebo nie? Walter Beckemeier a Klaus Lipinski sa na také dobrodružstvo podujali. V severonemeckom mestečku Moers dali pre svoju firmu Plakon postaviť trojposchodovú budovu.

Architektonický návrh vytvoril Theodor Meiners z architektonického štúdia Falk podľa požiadaviek na funkčnosť, ale najmä na energetickú úspornosť. Pri realizácii stavby bolo výhodou, že v priemyselnej zóne mestečka Moers boli trojposchodové stavby povolené – tak vznikla kompaktná budova s pomerne malou plochou na jednotlivých poschodiach.

Určujúca bola budúcnosť

Stavebníci Walter Beckemeier a Klaus Lipinski sa s plným vedomím rozhodli pre budovu, ktorá bude vyhovujúca aj v budúcnosti, a aktívne spolupracovali na tvorbe jej projektu. Dosiahli, že všetky vnútorné steny budovy na jednotlivých poschodiach možno posúvať, takže v budúcnosti sa priestory budú dať flexibilne využívať. Na všetkých troch poschodiach sa nachádzajú miestnosti s rovnakým využitím, takže sa budú môcť prenajímať aj jednotlivo. V súčasnosti však celú budovu využíva firma Plakon. Má asi 30 zamestnancov, ktorí sa zaoberajú navrhovaním kotlov a ich príslušenstva, napríklad pre elektrárne. Keby sa počet zamestnancov zvýšil, mohla by sa zväčšiť aj budova. Je totiž navrhnutá tak, že nadstavať ďalšie poschodie by nemal byť nijaký problém. Pri navrhovaní energetického systému budovy voľba padla na vykurovací systém s integrovanou funkciou chladenia. Keďže mnohé počítače, monitory a tlačiarne v administratívnych priestoroch na všetkých troch poschodiach stále produkujú energiu vo forme tepla – každé pracovné miesto asi 1 000 wattov denne –, je dodatočné vykurovanie potrebné iba v chladných zimných dňoch. Naopak, veľmi dôležité je chladenie miestností, a to nielen v lete, ale aj v prechodných obdobiach.

Od jari do konca leta preberá funkciu chladenia tepelné čerpadlo zem|voda. Prostredníctvom chladiacich kaziet umiestnených v stropoch miestností tepelné čerpadlo odvádza nežiaduce teplo, ochladzuje budovu a tak účinne plní viacero funkcií. Odobraté teplo z miestností zariadenie odvádza späť k zdroju tepla. Po zime vychladnutá zem sa tak môže rýchlejšie ohriať. Riadenie tepelného čerpadla preberá kontrolu nad celým zariadením a jeho funkciami (vykurovanie/chladenie). Ak vonkajšia a vnútorná teplota presiahne nastavený limit, riadiaci systém tepelného čerpadla zapne režim pasívneho chladenia. Tepelné čerpadlo je pritom vypnuté (pasívne) a teplo sa vymieňa len pomocou obehového čerpadla. Využíva sa iba nízka teplota zeme, pričom obehové čerpadlo napojené na zdroj tepla pracuje nezávisle od chladiaceho, respektíve vykurovacieho okruhu. Priama výmena tepla medzi chladiacim systémom a tepelným zdrojom sa uskutočňuje pomocou hydraulického zariadenia. Rozličné médiá tepelného čerpadla sú od seba oddelené doskovým výmenníkom tepla.

Pri zvýšenej potrebe chladenia sa systém automaticky prepne do režimu aktívneho chladenia. Zapne sa tepelné čerpadlo, hydraulické napojenie tepelného zdroja a chladiaceho systému na tepelné čerpadlo sa prepne cez prepínacie ventily. Tepelné čerpadlo odoberie chladiacemu systému energiu a vráti ju zemným sondám. Chladiaci okruh tepelného čerpadla sa pritom neprepne do reverzného chodu. Takýmto aktívnym chladením sa vzduch v budove účinne ochladí, tepelný zdroj sa regeneruje a dosiahne sa vysoký chladiaci výkon. Aktívne chladenie sa skončí, keď teplota v miestnostiach dosiahne požadovanú hodnotu. Najmä pri pasívnom chladení sú náklady na spustenie systému podstatne nižšie ako náklady na klasickú klimatizáciu.

Základné údaje

Administratívna budova: trojposchodová budova, Galsmesweg 57, 47445 Moers
Architekt/Projektant: Theodor Meiners, ­Architekturbüro Heinz Jürgen Falk, ­Kirchstraße 99, 47198 Duisburg
Inštalované zariadenie: soľankové tepelné čerpadlo zem|voda WPF
Rok výstavby: 2008
Celková plocha: 786 m2

Energeticky účinný systém vykurovania a chladenia

„Chladiaca funkcia tepelného čerpadla nás presvedčila“

Zľava doprava: stavebník Klaus Lipinski; Dipl. Ing. Alex Neuwirth, SHK – projekčná a inštalačná spoločnosť Neuwirth, Moers; Walter Beckmeier z firmy Plakon a Theodor Meiners z duisburského architektonického štúdia Falk

Aké boli priority stavebníka pri návrhu budovy?

Krátke prevádzkové spojenia, vysoká funkčnosť, možnosti prestavby a dostavby a pochopiteľne aj racionálna energetická koncepcia.

Čo to znamená z hľadiska stavebného materiálu?

Vychádzali sme z toho, že potreba vykurovania bude nižšia, keďže na jednotlivých pracoviskách predpokladáme pomerne vysokú produkciu tepla z elektronických zariadení. Aby sme ušetrili energiu, zvýšili sme izoláciu stavebných prvkov: podlaha má dvojnásobnú izoláciu, rovnako strop najvyššieho poschodia, ktorý zároveň tvorí plochú strechu. Na vonkajších stenách budovy je 16 cm hrubá izolačná vrstva. Optimálnu klimatizáciu zabezpečujú múry z vápennopieskových tvárnic, ktoré majú vynikajúce akumulačné vlastnosti a schopnosť pohlcovať hluk. Pri návrhu fasády sme sa rozhodli pre tepelnoizolačný systém zo styroporu. Plastové okná s vysokou pevnosťou majú takisto výborné tepelnoizolačné a akustické vlastnosti.

Výber stavebných materiálov je zárukou ušetrenia nákladov na vykurovanie. Uvažovali ste aj v tomto prípade o tepelnom čerpadle?

Áno. Rozhodujúcim argumentom v jeho prospech bolo, že tepelné čerpadlo od firmy Stiebel Eltron sa nevyužíva iba na vykurovanie. Presvedčila nás napokon možnosť, že toto tepelné čerpadlo môžeme efektívne a s nízkymi nákladmi využiť aj na chladenie. Umožňuje totiž do systému chladenia začleniť schopnosť chladenia, ktorú majú zemné sondy. A pre firmu Plakon je funkcia chladenia významná po celý rok. Spolu so spoločnosťou Neuwirth z Moersu, ktorá sa zaoberá sanitárnymi zariadeniami, vykurovacími systémami a klimatizáciou, sme navrhli komplexný systém vykurovania a klimatizácie.

Efektívne fungovanie s pridanou hodnotou pri chladení

„S tepelnými čerpadlami možno splniť aj najnáročnejšie požiadavky stavebníka.“

Dipl. Ing. Alex Neuwirth, SHK – projekčná a inštalačná spoločnosť Neuwirth, Moers

Dipl. Ing. Alex Neuwirth, SHK – projekčná a inštalačná spoločnosť Neuwirth, Moers

Aké riešenie vykurovania a chladenia ste zvažovali?

Rozhodli sme sa pre reverzibilné soľankové tepelné čerpadlo zem|voda WPF 40. Vďaka svojmu vykurovaciemu výkonu 40 kW sa môže využívať celoročne. Na predĺženie jeho účinnosti a preklenutie období výpadku dodávky energie sme zariadenie napojili na tri zásobníky teplej vody typu SPB 700 E s objemom 3 × 700 litrov. Pri uvažovaní o distribúcii tepla sme sa rozhodli pre radiátory, pretože sú vzhľadom na náklady pri ľahko prestaviteľných vnútorných priečkach najúčinnejšie. Nainštalovali sme ich do všetkých miestností trojposchodovej budovy a vystačia si s vykurovacou teplotou média iba +45 °C. Pri riadení teploty vo vnútorných priestoroch sa automaticky zapína tepelné čerpadlo v režime vykurovania alebo chladenia.

Aké vrty bolo potrebné urobiť na pozemku?

Energiu z prírodných zdrojov potrebnú na vykurovanie a chladenie budovy získava tepelné čerpadlo WPF prostredníctvom šiestich zemných sond  v hĺbke 95 m. Vyvŕtala ich naša dcérska spoločnosť Geowell. Spoločnosť Stiebel Eltron vopred vypočítala ich rozloženie. Výkon zemných sond pri vykurovaní dosahuje 31 kW, pri chladení 48 kW. V lete sa využíva chlad z hlbín zeme na chladenie, v zime sa odobraté zemské teplo uplatní pri vykurovaní.

Ako funguje klimatizácia kancelárskych priestorov?

Klimatizácia je jednak pasívna, jednak aktívna. Pri základnom chladiacom výkone na +23 °C, čo je priemerná teplota v miestnostiach, môže soľankové tepelné čerpadlo zem|voda pasívne chladiť prostredníctvom zemných sond. Až keď teplota v miestnostiach presiahne túto hodnotu, regulátor automaticky zapne režim aktívneho chladenia. Vďaka inteligentným regulačným prístrojom tepelného čerpadla má tento systém vysokú účinnosť. Rozoznajú, či je potrebné vykurovať alebo chladiť, a optimálne nastavujú chladiaci i vykurovací režim podľa poveternostných podmienok a časového harmonogramu. Tento spôsob umožňuje okrem energeticky optimalizovanej prevádzky aj diferencované rozdeľovanie tepla do jednotlivých miestností.

Tepelné čerpadlo zabezpečuje vykurovanie aj „aktívne“ i „pasívne“ chladenie prostredníctvom zemnej sondy.

Tepelné čerpadlo zabezpečuje vykurovanie aj „aktívne“ i „pasívne“ chladenie prostredníctvom zemnej sondy.

Soľankové tepelné čerpadlo zem|voda WPF 40

Energetický balík na vysokú potrebu vykurovania a chladenia
Vykurovací výkon: 40 kW
Kompaktná inštalácia, nehlučná prevádzka
Výkonové číslo: 4,67 (B0/W35)
Inteligentná riadiaca jednotka presne nastaví funkciu vykurovania/chladenia
Medzinárodné uznania a ocenenia: If product design award, Design Plus, Red Dot Award
Zásobník SBP
Výkonný stacionárny zásobník ako príslušenstvo k tepelnému čerpadlu
Hmotnosť: 79 kg
Účinná izolácia a nízke tepelné straty
Pohotovostná spotreba energie: 2 kW/24 h
Soľankový variant s možnosťou napojenia fotovoltického zariadenia
Objem: 700 litrov

Prehľad faktov

  • Trvanie inštalácie: 10 mesiacov
  • Úžitková plocha na 3 poschodiach: 786 m2
  • Zvýšené využitie stavebných tepelnoizolačných materiálov; – 30 % nad hodnoty stanovené v EnEV 2007
  • Variabilné vnútorné priečky
  • 1 tepelné čerpadlo WPF 40
  • 3 zásobníky SPB 700 E
  • 6 zemných sond v hĺbke 95 m
  • Šírenie tepla radiátormi
  • Pasívne a nízkonákladové chladenie tepelným čerpadlom
  • Chladiace kazety zabudované v strope z miestností odvádzajú nežiaduce teplo

Centrálne tepelné čerpadlo WPF
Centrálne tepelné čerpadlo WPF

„Moderné a bezpečné technológie v administratívnych budovách majú dnes obrovský význam,“ ubezpečuje stavebník Klaus Lipinski. „Jednak pre neustále sa zvyšujúce ceny energie, jednak preto, že ochrana životného prostredia má na vnímanie firmy verejnosťou čoraz väčší vplyv.“

Text + Foto: Stiebel Eltron

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.