Udržitelný energetický zdroj pro téměř nulové budovy

Registrační číslo projektu: TA04021243
Poskytovatel: Technologická agentura České republiky
Řešitel na UCEEB: doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.
Trvání projektu: 1. 2. 2015 - 31. 12. 2017
Partner: Regulus, s.r.o.

   

Cílem projektu je vyvinout pokročilý energetický systém pro zásobování budov teplem, chladem a elektřinou s vysokou soběstačností pro docílení standardu téměř nulové budovy s ekonomickou návratností do 10 let s podílem využití obnovitelných zdrojů energie (OZE) nad 70 % na bázi kombinace tepelného čerpadla s řízením výkonu pro vytápění a chlazení, kombinovaného vodního zásobníku pro vytápění, chlazení a přípravu teplé vody a inteligentního regulátor pro řízení systému (ve spolupráci se zemním zásobníkem a FV systémem).

V prvním roce projektu byla navržena koncepce pokročilého energetického systému na základě tepelného čerpadla, fotovoltaického systému, pohotovostního akumulačního zásobníku a zemního zásobníku v podloží budovy a navržena regulační strategie systému. Srdcem systému je inovativní tepelné čerpadlo s řízením elektrického příkonu podle výroby FV systému a chladičem přehřátých par pro energeticky efektivní přípravu teplé vody v letním (při nabíjení zemního zásobníku z kondenzátoru) i v zimním období (při vytápění budovy z kondenzátoru). Pro průmyslovou ochranu konstrukčního řešení tepelného čerpadla byl podán užitný vzor "Tepelné čerpadlo s využitím obnovitelného zdroje elektřiny a sezónního zásobníku".

                    

V počítačovém prostředí TRNSYS byly vytvořeny simulační modely dvou systémů pro zásobování pasivního rodinného domu:

  • referenční - tepelné čerpadlo země-voda 6 kW se zemním vrtem o délce 55 m, kombinovaný zásobník 900 l s vnitřním výměníkem, FV systém 6 kWp)

  • navržený - nové tepelné čerpadlo 6 kW odebírající teplo z venkovního prostředí a z výměníku v podloží budovy, optimalizovaný kombinovaný zásobník 900 l s vnitřním výměníkem, FV systém 6 kWp, inteligentní regulace nabíjení/vybíjení podloží a kombinovaného zásobníku)

Z výsledků počítačové simulace vyplynuly informace o teplotní úrovni nabíjení podloží a porovnání efektivity obou systémů, včetně stupně využití FV systému. Zatímco konvenční systém dosahuje sezónního topného faktoru SPF = 3.2 při velice nízkém využití elektřiny z FV systému pro krytí spotřeby TČ (okolo 16% pokrytí), navržený systém, který bude dále vyvíjen ukazuje na možnost roční úspory až 40 % elektrické energie při sezónním topném faktoru SPF = 5.2 a využití OZE na zásobování budovy teplem z 80 % při zachování srovnatelných ekonomických parametrů. 

      

Průběh nabíjení a vybíjení zemního výměníku během je znázorněno na sadě obrázků níže.

     

     

V roce 2015 byla započata realizace zemního zásobníku v podloží budovy v rámci provedení hrubé stavby rodinného domu v Hamrech u Hlinska (viz Galerie). 

 

Poděkování

Projekt TA04021243 je spolufinancován TA ČR