Komplexný sprievodca hybridnými systémami vykurovania a chladenia

V dnešnej dobe, keď je energetická účinnosť a udržateľnosť prioritou, hybridné systémy klimatizácie a vykurovania predstavujú revolučný krok v oblasti regulácie teploty v domácnostiach aj komerčných budovách. Hybridné domáce vykurovacie a chladiace systémy vyvažujú elektrinu a zemný plyn, aby poskytovali reguláciu domácej teploty, ktorá je efektívna, cenovo dostupná a spoľahlivá po celý rok. Hybridné systémy predstavujú kombináciu dvoch alebo viacerých zdrojov energie na vykurovanie a chladenie priestoru.

Čo je hybridné vykurovanie?

Hybridné vykurovanie zahŕňa kombináciu rôznych energetických zdrojov tepla a spĺňa požiadavky energetického prechodu na vykurovací systém s obnoviteľnými zdrojmi. Hybridná jednotka je zariadením na výrobu tepla alebo chladu, ktoré zahŕňa viacero tepelných zdrojov používajúcich rôzne palivá, napríklad plyn, olej či pelety. Tento mix technológií umožňuje systémom využiť prednosti každého zdroja v závislosti od momentálnej potreby. Efektívnym riešením môže byť hybridný systém, ktorý z jednotlivých zdrojov vyťaží maximum.

Typy hybridných systémov

• Bivalentné systémy: Ide o vykurovacie systémy s dvoma zdrojmi tepla. Najčastejšie sú to kombinácie kotla a tepelného čerpadla, alebo kotla a systému solárnych kolektorov či fotovoltických panelov.

• Trivalentné systémy: Tieto systémy obsahujú tri zdroje tepla. Kombinácií môže byť niekoľko, bežne sa používajú napríklad: plynový kotol + kotol na tuhé palivo + solárny kolektor, alebo plynový kotol + tepelné čerpadlo + solárny kolektor alebo fotovoltický panel.

Hybridné vykurovanie so štyrmi alebo viacerými zdrojmi tepla sa nerealizuje, pretože ide o zložitý projekt, pri ktorom zapojenie a nákladovo efektívne využitie nie je reálne najmä vzhľadom na celkovú vysokú obstarávaciu cenu.

Ako funguje hybridné vykurovanie?

Podstatou hybridnej prevádzky je, že celý systém riadi hybridná regulácia na tepelnom čerpadle. Hybridná regulácia tak dokáže kombinovať všetku dostupnú efektívnu techniku s tepelným čerpadlom, a to za dosiahnutia čo najvyššej efektivity. Moderné hybridné systémy vykurovania a chladenia pre veľké budovy využívajú riadiaci systém vyššej úrovne, ktorý inteligentne riadi oba systémy a stanovuje ich priority v závislosti od situácie. Medzi hlavné výhody patrí optimalizácia prevádzkových nákladov na vykurovanie, pretože hybridný systém inteligentne prepína medzi prevádzkou tepelného čerpadla a plynového kotla a v daných podmienkach vždy vyberá efektívnejší režim.

Prevádzka v rôznych ročných obdobiach

• Na jar a na jeseň: Tepelné čerpadlo zvyčajne postačuje na dodávku tepla, ktoré je potrebné na vykurovanie budov. Systém na jednej strane umožňuje využívanie obnoviteľných zdrojov energie (OZE) a zároveň s plynovou kondenzačnou technikou zabezpečuje potrebný komfort.

• V chladnejšom období: Keď je chladnejšie ročné obdobie, tepelné čerpadlo a kotol ohrievajú vykurovaciu vodu súčasne alebo striedavo (v závislosti od hospodárnosti prevádzky). Počas nižších teplôt využívajú hybridné systémy elektrické tepelné čerpadlo na zohriatie vášho domova, kým vonkajšia teplota neklesne pod vami vopred určenú nastavenú hodnotu pre zmenu (zvyčajne 30 °F - 40 °F). V tom čase sa systém prepne na kotol na zemný plyn na vykurovanie. Do určitej vonkajšej teploty ide len tepelné čerpadlo. Pri nižšej teplote mu začína pomáhať plynový kotol. V prípade, ak systém kombinuje plynové a elektrické vykurovanie pomocou tepelného čerpadla, do regulácie sa zadáva cena týchto zdrojov v eurách na kilowatthodinu (kWh).

Ovládanie prevádzky ohrevu vody je možné aj na diaľku prostredníctvom internetu. Na definovanie požadovaných hodnôt a automatizáciu prepínania medzi tepelným čerpadlom a kotlom v závislosti od rôznych režimov a vonkajších teplôt je potrebná iba jedna počiatočná konfigurácia vykonaná kvalifikovaným technikom.

Hybridné chladenie

Tepelné čerpadlo sa môže používať v režime vykurovania (vo vykurovacej sezóne) aj chladenia (v lete). V teplejších mesiacoch poskytujú hybridné systémy klimatizáciu, aby bol váš domov chladný. Tepelné čerpadlá sa v povedomí ľudí spájajú hlavne s funkciou vykurovania priestorov a prípravou teplej úžitkovej vody. Určitými úpravami systému je však možné dosiahnuť aj opačný efekt, teda chladenie priestorov, ktoré je v dnešnej dobe výrazných teplotných extrémov čoraz častejšia požiadavka zákazníkov.

Režimy chladenia pomocou tepelného čerpadla

• Pasívny režim chladenia: Predstavuje menej efektívny, ale aj ekonomicky menej náročný proces výroby chladu. Vo svojej podstate je tepelné čerpadlo úplne odstavené a využíva sa prirodzený tok tepla z teplejšieho zdroja do studenšieho. V prevádzke je len obehové čerpadlo, ktoré cirkuluje vodu (alebo iné teplonosné médium) medzi chladeným priestorom s vyššou teplotou (obytný priestor) a napr. zemným vrtom (tepelné čerpadlo typu voda/zem), ktorý má nižšiu teplotu. Voda sa v zemnom vrte prirodzene ochladí a smeruje k chladenému priestoru, kde prijíma teplo z okolia, a tým priestor ochladzuje. Keďže pasívny režim chladenia sa nevyznačuje vysokou efektívnosťou, na jeho realizáciu sú potrebné pomerne veľké teplovýmenné plochy.

• Aktívny režim chladenia: Ide o efektívnejší spôsob výroby chladu. V podstate sa jedná o reverzný chod tepelného čerpadla, kedy sú v prevádzke obehové čerpadlo, kompresor aj kondenzátor, ale teplo nie je odvádzané zo zemného vrtu alebo vody, ale z obytného priestoru. Jednoducho povedané, z obytného priestoru vytvoríme veľkú chladničku. Pri aktívnom režime chladenia sa v porovnaní s pasívnym režimom dajú dosiahnuť nižšie teploty, teda požiadavky na veľkosť teplovýmennej plochy klesajú. Pri aktívnom režime chladenia je nutné dbať na kondenzáciu. Ak sa aktívnym režimom chladí pomocou rozvodov na podlahové kúrenie, je nutné brať ohľad na materiálové vlastnosti podlahovej krytiny. Vo väčšine prípadov však materiály využívané pri podlahovom vykurovaní dobre znášajú aj prítomnosť kondenzu. Ďalej je nutné systém opatriť senzormi snímajúcimi vzdušnú vlhkosť, ktoré budú regulovať teplotu tak, aby neklesla pod teplotu rosného bodu a bude sa predchádzať vzniku kondenzu. Iným spôsobom chladenia v aktívnom režime je chladenie pomocou tzv. fan-coilov (fancoil jednotka, často skratka FC).

Chladenie pomocou tepelných čerpadiel je moderný a pomerne málo nákladný spôsob výroby chladu pre obytné priestory. Ak sa tepelné čerpadlo inštaluje do novostavieb, je rozumné dopredu myslieť nielen na jeho funkciu vykurovania, ale aj na možnosť chladenia.

Výhody a nevýhody hybridných systémov

Výhody

• Optimalizácia prevádzkových nákladov: Efektívne prepínanie medzi zdrojmi energie zabezpečuje, že systém využíva najlacnejší a najefektívnejší zdroj v každej situácii. Táto technológia vám tak oproti súčasným kondenzačným plynovým kotlom ušetrí až 35 % prevádzkových nákladov, a to počas celého obdobia zimnej sezóny.

• Energetická účinnosť: Hybridné systémy maximalizujú využitie obnoviteľných zdrojov, čo znižuje celkovú spotrebu tradičných energií. Tento prístup nielen znižuje ekologickú stopu, ale zároveň šetrí peniaze.

• Ekologické benefity: Väčší dôraz na obnoviteľné zdroje energie pomáha znižovať emisie CO2 a zlepšovať celkovú kvalitu ovzdušia. Hybridné vykurovacie systémy prispievajú k ochrane klímy a znižovaniu emisií. V prevažnej väčšine využívajú obnoviteľné zdroje energie a elektrinu. Nové hybridné tepelné čerpadlo navyše dokáže využívať vzduch ako obnoviteľný zdroj energie počas celého obdobia zimnej sezóny. Umožňuje tak znížiť emisie CO2 až o 50 %.

• Zvýšený komfort: Hybridné systémy dokážu rýchlo a efektívne reagovať na zmeny teploty, čo zabezpečuje stabilné a komfortné vnútorné prostredie. Inteligentné riadiace systémy navyše umožňujú jednoduché ovládanie cez mobilné aplikácie, čo zaručuje užívateľský komfort na ďalšej úrovni.

• Flexibilita a nezávislosť: Hybridné vykurovanie umožňuje kombináciu viacerých zdrojov tepla s ohľadom na hospodárnosť a ekologickosť prevádzky. S hybridným vykurovaním sa stanete nezávislejšími a flexibilnejšími. Z hľadiska energetickej bezpečnosti odborník vyzdvihuje, že zatiaľ čo plyn si domácnosť sama zabezpečiť nevie, vlastnú elektrinu si vyrobiť môže.

• Použitie v nových aj existujúcich budovách: Hybridné systémy možno použiť na vykurovanie a prípravu teplej vody na úžitkové účely v rodinných domoch s relatívne nízkou spotrebou tepla, ale aj vo veľmi veľkých budovách s vysokou spotrebou tepla. Hybridné systémy s tepelnými čerpadlami sú ideálne v prípade energetických modernizácií existujúcich budov. Výhodou hybridnej prevádzky je, že umožňuje integrovať tepelné čerpadlá do vykurovacích systémov nielen v nových budovách, ale aj v tých objektoch, ktoré prechádzajú obnovou.

Nevýhody

• Vysoké vstupné náklady: Investícia do systému tepelného čerpadla je vyššia ako do systému plynového kondenzačného kotla. Avšak hybridné riešenie ponúka rozumnú rovnováhu z hľadiska investícií a investícia do hybridného systému sa môže rýchlo vrátiť.

• Zložité pripojenie: V niektorých prípadoch môže byť zložité pripojenie zdrojov tepla k zásobníku a vykurovaciemu systému aj následná inštalácia. Projekt je však pomerne zložitý a musí ho realizovať oprávnená osoba alebo organizácia.

Kľúčové komponenty a technológie

Tepelné čerpadlá

Tepelné čerpadlá na vykurovanie objektov je možné rozdeliť podľa prostredia, z ktorého sa získava energia, na tepelné čerpadlá zem - voda, voda - voda a vzduch - voda. Každé z týchto čerpadiel má iné vlastnosti a vyžaduje iný prístup do vykurovacej sústavy. Klasické tepelné čerpadlo funguje tak, že vyrába teplo zo vzduchu, zeme alebo vody a odovzdáva ho domácnosti. Vďaka tomu, že využíva zdroje, ktoré sú prakticky zadarmo, dokáže ušetriť značné prevádzkové náklady.

Plynové kondenzačné kotly

Najčastejšou kombináciou hybridného spôsobu vykurovania je spojenie tepelného čerpadla s plynovým kondenzačným kotlom. Je to preto, že integrovaná regulácia dokáže efektívne vyriešiť prepínanie jednotlivých zdrojov tepla (tepelné čerpadlo a kondenzačný kotol) s cieľom dosiahnuť vysokú účinnosť výroby tepla. Tepelné čerpadlá použité v hybridnom systéme majú triedu energetickej účinnosti A++ a plynové kondenzačné kotly majú vysokú účinnosť tiež.

Solárne kolektory a fotovoltické panely

Ďalšou možnosťou hybridného vykurovania je dodatočné pripojenie solárnych kolektorov (fotovoltických panelov) ku kotlu. Na využitie slnečného žiarenia na ohrev vody sa používajú ploché aj vákuové trubicové kolektory. Solárne kolektory možno pripojiť k iným zdrojom tepla, napríklad ku kondenzačnému kotlu, kotlu na drevo alebo k tepelnému čerpadlu. Rastúci počet fotovoltických inštalácií prirodzene otvára otázku efektívneho využitia vyrobenej elektriny.

Akumulačné zásobníky

S cieľom zabezpečiť hospodárnosť prevádzky hybridného vykurovacieho systému obsahujú bivalentné aj trivalentné systémy akumulačný zásobník. Úložiská pomáhajú riešiť problém, kam s nespotrebovanou elektrinou.

Inteligentné riadenie

Inteligentný riadiaci systém umožňuje úplnú synchronizáciu medzi systémami plne automaticky. V základnom nastavení regulácie sensoCOMFORT môžete zadávať a aktualizovať ceny energií, pridať nízke aj vysoké tarifné ceny vášho dodávateľa elektriny, ako aj cenu za kWh spotreby plynu. Systémový regulátor automaticky rozhodne, ktorý zdroj energie použije pre efektívnu prevádzku systému.

Praktické príklady hybridných riešení

Hybridné riešenia Hoval

Kombináciou plynového kotla UltraGas 2 s tepelným čerpadlom Belaria fit sa spájajú výhody oboch zariadení. Počas chladnejších mesiacov, keď je vonkajšia teplota nižšia, ale nie príliš nízka, napríklad nad 5 °C, pracuje tepelné čerpadlo efektívne. Ak však vonkajšie teploty výrazne klesnú, pod -15°C, tepelné čerpadlo pracuje s nižším koeficientom výkonu. Tu prichádza na rad kotol, ktorý poskytuje úspory a zvyšuje účinnosť. Vďaka manažmentu hybridného systému sú náklady minimalizované. Inteligentný riadiaci systém Hoval TopTronic E, integrovaný do hybridného riešenia, umožňuje úplnú synchronizáciu medzi oboma systémami plne automaticky. V tomto prípade môže ohrev vody zabezpečiť tretie riešenie Hoval, ohrievač TÚV TransTherm aqua F. Počas letných mesiacov je možné využiť tepelné čerpadlo na ohrev vody veľmi úsporným spôsobom a kombinovať režimy prípravy teplej úžitkovej vody a chladenia, pričom v zime zabezpečuje ohrev teplej vody kotol. Výberom tepelného čerpadla Belaria fit s výkonom ekvivalentným 50 % tepelného výkonu potrebného pre budovu dokážeme pokryť 80 % ročnej spotreby tepla. Pre zvyšných 20 % je rozumné zvoliť si hybridný systém vrátane UltraGas 2, ktorý pokryje špičkový dopyt v chladných dňoch, ako aj prietokový systém teplej úžitkovej vody: TransTherm aqua F.

Hybridné riešenie Victrix Hybrid

Victrix Hybrid v sebe spája to najlepšie z tepelného čerpadla a kondenzačného kotla. Toto zariadenie poslúži na vykurovanie aj ohrev vody. Jeho hlavnou funkciou a zároveň najväčšou výhodou je, že dokáže sám podľa vonkajšej teploty spúšťať buď tepelné čerpadlo, alebo kotol. A to robí kúrenie ešte omnoho efektívnejším. Zariadenie pritom funguje primárne ako tepelné čerpadlo a kondenzačný kotol zapína až vtedy, keď je prevádzka čerpadla neefektívna napríklad počas väčších mrazov. Vo Victrix Hybrid sú tepelné čerpadlo a kondenzačný kotol zapojené do série tak, aby naplno využili obnoviteľnú energiu a spotrebovali, čo najmenej plynu. Možnosť simultánnej prevádzky dvoch generátorov výrazne zvyšuje počet hodín, v ktorých je počas vykurovacieho obdobia aktívne tepelné čerpadlo. Istou nevýhodou tohto zariadenia oproti tepelnému čerpadlu však je, že ho neviete v letných mesiacoch využiť aj na chladenie domácnosti. Je určené len na vykurovanie a ohrev teplej úžitkovej vody.

Hybridné tepelné čerpadlo Victrix Hybrid dokáže flexibilne nahradiť staré typy kotlov, a to v podlahových aj radiátorových vykurovacích systémoch. Je tak ideálny riešením pre byty a domy do 140 m2. Okrem modelu Victrix Hybrid je v ponuke k dispozícii aj typ Victrix Hybrid Plus, ktorý je určený iba na vykurovanie. Môžete ho však kombinovať so samostatným zásobníkom teplej úžitkovej vody voliteľného objemu.

Hybridné systémy Vaillant

Tepelné čerpadlo typu vzduch - voda značky Vaillant dokáže úplne nahradiť váš súčasný kotol. Rozdiel pri hybridnom systéme vykurovania spočíva v intuitívnom prepínaní medzi zdrojmi tepla, ktoré zabezpečuje inteligentný systémový regulátor sensoCOMFORT. S inteligentným systémovým regulátorom sensoCOMFORT sme schopní všetky existujúce ohrievače integrovať do nášho systému. Možná je tiež kombinácia s plynovými kotlami iných výrobcov.

Možnosti prevádzkových režimov pre užívateľa

Pri prevádzke hybridnej jednotky si užívateľ môže vybrať z troch rôznych módov, ktoré môže v prípade potreby v priebehu času zmeniť:

1. Ekonomická prevádzka: Tento mód sa teší najväčšej popularite medzi užívateľmi, pretože jeho cieľom je minimalizovať prevádzkové náklady. Zabezpečte si priaznivé vykurovanie aj pri rastúcich cenách.

2. Ekologický mód: Zameraný na čo najnižšie zaťaženie životného prostredia emisiami CO2. Kotol funguje len v prípade potreby, a tak zanecháva minimálnu uhlíkovú stopu. Okrem toho využíva chladivo R32, ktoré je vysoko ohľaduplné k životnému prostrediu.

3. Komfortná prevádzka: Tento mód kladie dôraz na zabezpečenie maximálneho tepelného komfortu v domácnosti.

Hybridné systémy pre priemysel a komerčné budovy

Hybridný vykurovací systém pre priemysel je inteligentný vykurovací systém, ktorý dokáže kombinovať viacero zdrojov tepla, aby poskytoval teplo efektívne, flexibilne a udržateľne. Spoločnosť Schwank bola nemeckým inštitútom pre hodnotenie produktov a trhu ocenená renomovanou značkou kvality „Qualitätsmarke 2025“ za svoje inovatívne HVAC riešenia pre priemysel a obchod. Medzi najväčšie lákadlá spoločnosti Schwank patrila svetová premiéra priemyselného elektrického žiariča eSchwank, hybridné riešenia pre vykurovanie hál a najnovšia verzia monitorovacieho softvéru. Na veľtrhu BAU v Mníchove, svetovom podujatí pre stavebný priemysel, sa spoločnosť Schwank predstavila s novými technológiami v oblasti inovatívnych vykurovacích a chladiacich riešení pre priemysel, obchod a logistiku. Medzi najväčšie lákadlá patrili nové elektrické infračervené žiariče a hybridné vykurovacie systémy.

Modernizácia a integrácia hybridných systémov

Podmienky efektívneho vykurovania a šetrenia zdrojov sa menia a staré vykurovacie systémy s nimi nemusia byť kompatibilné. Výzvou je modernizácia, ktorá sa nemusí spájať s vysokými nákladmi. Hybridný vykurovací systém môže byť efektívnym a účinným riešením, zároveň krokom k využívaniu obnoviteľných zdrojov energie. Existujúci kotol môžete dodatočne vybaviť novým tepelným čerpadlom alebo sa rozhodnúť pre úplne nový kotol v závislosti od požiadaviek budovy. Ak je váš existujúci kotol zachovalý a stále v dobrom stave, môžete ho vo väčšine prípadov zachovať a jednoducho skombinovať s novým tepelným čerpadlom. S inteligentným systémovým regulátorom sensoCOMFORT sme schopní všetky existujúce ohrievače integrovať do nášho systému.

Odporúčania pre rôzne situácie

Situácia: Dom je dobre izolovaný, ale kotol je starší a bolo by vhodné ho vymeniť.

• Odporúčanie: Ako riešenie odporúčame hybridný systém s plynovým kotlom a tepelným čerpadlom. Tepelné čerpadlo zabezpečí väčšiu časť vykurovania a teplej vody, kotol sa zapojí iba v prípade zníženia vonkajšej teploty.

Situácia: Používaný plynový kotol nie je veľmi starý, spĺňa potrebné normy. Stúpa však výška účtov za plyn.

• Odporúčanie: Riešením je rozšírenie súčasného systému vykurovania a ohrevu teplej vody o tepelné čerpadlo, ktoré bude poskytovať väčšinu vykurovacieho výkonu.

Situácia: Ideálnym riešením v dome vždy bol plynový kombinovaný kotol s prietokovým ohrevom teplej vody. Kvôli nárastu nákladov a neistote fosílnych palív sa to však mení.

• Odporúčanie: Ako riešenie navrhujeme úplne nový, kompaktný a efektívny hybridný systém. Väčšinu vykurovania zabezpečí tepelné čerpadlo.

S najväčšou pravdepodobnosťou budete môcť využiť existujúce potrubné rozvody a vykurovací systém s radiátormi. Vyššie vymenované je všetko možné zachovať a s minimálnym úsilím prepojiť. Jediné nutne potrebné je nové pripojenie k vonkajšej jednotke tepelého čerpadla. Samostatné tepelné čerpadlo odporúčame spravidla v prípadoch, kedy postačuje výstupná teplota vykurovania pod 55 °C (čo je otázne najmä pri vykurovaní radiátormi).

Trh a dotačné programy

Segment vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC) prechádza dynamickým vývojom. Záujem o tepelné čerpadlá v sektore vykurovania, vetrania a chladenia (HVAC) prudko stúpol. Dôvodom sú snahy znižovať emisie skleníkových plynov, ale aj rastúce ceny energií či neistota ohľadom dodávok plynu. Predaj tepelných čerpadiel kolíše najmä v závislosti od cien energií, predovšetkým pomeru elektriny a plynu, ale výrazný vplyv majú aj dotačné programy. Údaje z významných európskych trhov naznačujú, že rok 2025 bol v predajoch návratom k rastu. Zatiaľ čo v mnohých európskych krajinách už zažili batériové úložiská svoj najväčší rozmach, na Slovensku práve vstupujú do fázy intenzívneho rastu. Zvýšený záujem prejavujú domácnosti, ako aj komerčný a energetický sektor.

Program Zelená domácnostiam, ktorý dotačne podporuje využívanie obnoviteľných zdrojov energie (OZE), sa v polovici roka 2025 zastavil. Slovenská inovačná a energetická agentúra avizovala pokračovanie projektu, no niektoré pravidlá sa zmenia. Od roku 2015 program Zelená domácnostiam podporil desaťtisíce inštalácií. Súčasné okolnosti podľa odborníka nahrávajú skôr tomu, že z dvojice zvažovaných alternatív odhadu vývoja trhu s tepelnými čerpadlami bude bližšie k realite maximálny scenár, teda v roku 2030 bude pomer 20 : 80, novostavba vs. staršie rekonštruované objekty. "Trendom, ktorý zaznamenávame aj my, je čoraz viac aplikácií tepelných čerpadiel do už existujúcich budov po ich modernizácii."

Údržba hybridných systémov

Aj tie najkvalitnejšie zariadenia vyžadujú kontrolu a preventívnu údržbu. Dobre udržiavané riešenie vždy funguje s optimálnymi parametrami, bez kompromisov v jeho efektívnosti a slúži vašim úsporám. Hybridné systémové riešenia je potrebné kontrolovať minimálne raz ročne, čo zahŕňa krátke prerušenie ich prevádzky na vykonanie preventívnych opatrení. Ale nebojte sa, kým technik údržby vykonáva servis kotla, tepelné čerpadlo môže pokračovať v prevádzke a naopak. Na hybridné tepelné čerpadlo Victrix Hybrid ponúkame predĺženú 5-ročnú záruku pri dodržaní záručných podmienok. Medzi inými je to napríklad každoročná servisná prehliadka.

tags: #hybridne #vykurovanie #a #chladenie