Tepelná čerpadla

jako trumfová karta v účinném řešení proti
globálnímu oteplování
Koki Watanabe
9. června 2010
Japonské středisko pro tepelná čerpadla a technologii ukládání
tepelné energie
1. O nás
Obsah
2. Co je tepelné čerpadlo?
3. Trh & Činitelé ovlivňující trh
4. Geotermální tepelné čerpadlo
5. Vzduchotermální tepelné čerpadlo
- Tepelné čerpadlo vzduch - voda
- Tepelné čerpadlo vzduch - vzduch
- Ohřívač vody na bázi tep. čerpadla
(Eco Cute)
6. Zlepšení účinnosti
7. Enviromentální hodnocení
8. Registrovaná japonská tepelná čerpadla v rámci GIS
1
1. O nás
2
Japonské středisko pro tepelná čerpadla a
technologii ukládání tepelné energie
Založeno
1986
 Prezident
Hiroshi Komiyama
（bývalý rektor Tokijské univerzity）
 Náplň činnosti
・propagace, technická podpora, výzkum a
vývoj systémů pro ukládání tepelné energie a
tepelných čerpadel
・mezinárodní spolupráce v oblasti tepelných
čerpadel a technologií ukládání tepelné
energie

3
Mezinárodní technologická konference
Workshop s Hanojskou technickou universitou ve Vietnamu (červen 2009)
4
Propagační aktivity v zahraničí
COP 15 (prosinec 2009)
5
2. Co je tepelné čerpadlo?
6
Co je tepelné čerpadlo?
Na základě definice IEA (Mezinárodní
agentura pro energii)
“Tepelná čerpadla zahrnují širokou škálu
výrobků, které převádějí teplo z okolního
prostředí (voda, vzduch, půda, skalní podloží)
na vyšší teplotní hladinu a uvolněné teplo
využívají např. k vytápění.
Tepelná čerpadla se mohou využívat i na
opačné bázi, tj. jako ochlazovače okolního
prostředí
7
V případě kotle
Kondenzační kotel
Teplo
Fosilní
paliva
0.9
výstup
1.0
vstup
→Kolik tepla se ZÍSKÁ?
8
V případě tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo
3.0～6.0 Výstup
Teplo
熱
熱熱
1.0
Vstup
Zemní teplo
空気空気
Okolní
Okolní
teplo
teplo
の熱の熱
→Kolik tepla se PŘENESE?
9
Mechanismus výroby tepla
Tepelné čerpadlo
Kotel
0.9 Výstup
3.0～6.0 Výstup
Teplo
熱
熱熱
Teplo
1.0
Vstup
Fosilní
paliva
1.0
Input
→Kolik tepla se ZÍSKÁ?
空気空気
Okolní
Okolní
teplo
teplo
の熱の熱
→Kolik tepla se PŘENESE?
10
3. Trh & tržní mechanismy
11
Trh s tepelnými zařízeními se přeorientovává na tepelná
čerpadla do té doby mimo enviromentální zájem
+
Obrovský nárůst ve vysoce účinných tepelných
zařízeních
Nárůst
Evropský trh
+300%
+250%
-7%
Tržní podíl
• Tepelná čerpadla
• Kodenzační kotle
1998
2%
10%
2005
7%
28%
• Ostatní kotle
88%
65%
Source: BRG Consult (Boilers) / BSRIA (Heat Pumps)
12
Trh s tepelnými zařízeními se přeorientovává na tepelná
čerpadla do té doby mimo enviromentální zájem
Určující síla: Legislativa & Ceny energií
Snížení cen za energii
Snížení emisí CO2
Plyn
Gas
Elektřina
Electricity
170
Cenový index
Vytápění obytných domů
Jiné
Zdroj: UNFCCC
100
1990
Zdroj: Eurostat
2006
13
Nejdůležitější směrnice EU pro snížení
emisí CO2 z topení
1
Směrnice o energetické náročnosti budov 2002/91/EC
2
Směrnice o výkonnosti kotlů 92/42/EC
3
EU směrnice o energetické účinnosti koncových uživatelů
2006/32/EC
4
EU směrnice pro propagaci využívání energie z
obnovitelných zdrojů 2009/28/EC
14
Jaké jsou dnešní vysoce účinné tepelné systémy?
Kondenzační kotle
+ Účinnější oproti
typickým kotlům
+ Relativně levná
technologie
Tepelná čerpadla
+ Vysoce účinná
+ Žádná fosilní paliva
zeměvoda
Účinnost
COP
90-97%
0.90-0.97
Účinnost
COP
3-10% Tepelná ztráta
Plyn/ropa/
…
Teplo
Teplo
vodavoda
vzduchvoda
300-600%
3-6
66-83%
Uvolněné
teplo
Elektřina
15
Typ
Geotermální tepelné
čerpadlo
země - voda
voda - voda
Vzduchotermální
tepelné čerpadlo
vzduch - voda
16
4. Geotermální tepelné čerpadlo
17
Geotermální tepelné
čerpadlo
země - voda
voda - voda
18
Celkový součet instalovaných jednotek a objem GSHP (tepelné čerpadlo
na bázi země voda) v EU
出展：Heat pumps barometer –Eurovserv’er- Oct 2009
19
Celkový součet instalovaných jednotek a objem GSHP (tepelné čerpadlo na bázi
země voda) v EU
Kapacita
（MW)
Počet
All rights reserved. HPTCJ
20
Tržní podíl energetických zdrojů v Evropě
100%
80%
60%
Water
Vzduch
40%
Země
20%
0%
2005
2006
2007
2008
Zdroj：EHPA OUTLOOK2009
21
5. Vzduchotermální tepelné
čerpadlo
22
Typ
Geotermální tepelná
čerpadla
země – voda
voda - voda
Vzduchotermální
tepelná čerpadla
vzduch - voda
23
Vzduchotermální tepelná čerpadla
vzduch - voda
Horká voda v domácnosti
Radiátor
Bojler s horkou
vodou
Dodávka teplé vody
– vnitřní jednotka
Odběr tepelné energie ze
vzduchu – vnější jednotka
Podlahové vytápění
24
Vzduchotermální tepelné čerpadlo
• Dostatečný tepelný výkon při venkovní teplotě -20℃
• Při venkovní teplotě -10℃ dosažena výhřevnost COP 3.3.
25
Rozsah výkonnosti tepelných čerpadel
Ohřev
Ochlazování
venkovní teplota
25℃
venkovní teplota
43℃
-20℃
15℃
25℃
50℃
Výstupní teplota teplé a studené vody na vnitřní jednotce
7℃
20℃
Teplota na výstupu u nádrže pro uskladnění tepla u domácností
Režim teplé vody
venkovní teplota
35℃
-20℃
25℃
50℃
Typické teplotní rozmezí na výstupu u nádrže s teplou vodou
26
Rozsah výkonnosti tepelných čerpadel umožňuje libovolnou
kombinaci s ostatními tepelnými zařízeními
Typický rozsah teplot vody na výstupu
Standardní kotel
Nízkoteplotní kotel
Kondenzační kotel
Tepelné čerpadlo
(℃)
Podlahové vytápění
Větráky
Nízkoteplotní radiátory
Vysokoteplotní radiátory
27
Srovnání tepelných systémů
Komín, výfuk
Ventilace
Plynové potrubí
Palivová nádrž
Údržba
Bezpečnost
Výhřevnost (COP)
Tepelná
čerpadla na
bázi vzduchu
Plynový kotel
Palivový
kotel





















28
Ceny plynu & elektřiny v různých zemích
COP
COP japonských tepelných čerpadel na bázi vzduchu
Cena plynu/ elektřiny (%)
Minimální COP: for
srovnání
kotli
electricnákladů
systemelektrického
to competesystému
with gasoproti
boilerplynovému
on running
costs
Source: Eurostat
29
Vzduchotermální tepelné čerpadlo – vzduch - vzduch
Klimatizace
 Klimatizační multisplitové
jednotky (RAC) jsou v
Japonsku nejběžnějšími
zařízeními.
 Jedna domácnost vlastní
Roční spotřeba elektřiny(2.8kW Class)
Chlazení (3.6 months)
přibližně 2,4 RAC jednotky a（kWh）1600 Ohřev (5.5 months)
ročně Japonsko vyváží cca 8 1400 1080
Vyšší výkon!
955
1200
mil. jednotek.
889
859
790
1000
 Spotřeba energie klesla z
důvodu řady zlepšovacích
návrhů
755
738
706
721
708
800
600
400
200
692
snížení o 40 % za posledních 10
412
let347
312
300
278
262
252
241
242
237
227
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Model roku
※ Klimatizace pro ohřev a chlazení, 2.8 kW chladící kapacita, průměrná spotřeba
※ Roční spotřeba elektřiny se vypočítává na základě norem „Japonský chladírenský a
30
klimatizační průmysl (JRA4046)” Zdroj: JRAIA
Vzduchotermální tepelné čerpadlo vzduch- vzduch
VRF systém
okolní vzduch
venkovní jednotka
chladící potrubí
vnitřní jednotka
31
Vzduchotermální tepelné čerpadlo vzduch - vzduch
VRF systém
Výkon při nízkých teplotách
Série
Výkon
Rozsah
výkonnosti
Hluk
32
Ohřívač vody na bázi tepelného
čerpadla
（Eco Cute）
33
Spotřeba energie v japonských domácnostech
Chlazení
2%
Osvětlení
Ohřev
vody
31%
atd.
43%
Vytápění
24%
Zdroj: 2008 EDMC Statistická příručka o Energii a ekonomice v Japonsku
34
Eco cute
Okolní vzduch
Studený vzduch s
nižší teplotou
Vnější jednotka
Nádrž
Voda z
kohoutku
 vzduchotermální tepelné čerpadlo
 ohřeje vodu až na 90℃
 chladivo CO2
Tepelné čerpadlo
 prodej zahájen v r.2001
nádrž
35
Prodejnost Eco Cute v Japonsku
million units
2,5
2,25
2,0
1,74
1,5
1,24
1,0
0,83
0,48
0,5
0,04
0,12
0,25
0,0
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
FY
36
6. Zlepšení účinnosti
37
Zlepšení účinnosti
Uvedení Top Runner programu
Ｃ
Ｏ
Ｐ
RAC
COP pro
・ pokojové klimatizace (vzduch vzduch)
⇒ 2x
Ohřívač vody
・ Ohřívač vody na bázi tepelného
čerpadla
⇒ 1.5 x
Program Top Runner
38
Zlepšení účinnosti
Srovnávací test tepelných
čerpadel (chlazení)
COP
8
6.2
6
4
2
3.8
4.5
2.2
Zdroj: 4. zpráva IPCC
6.4.4.3
klimatizační zařízení a chladiče na bázi
komprese par
Klimatizační zařízení pro domy, byty a malé
komerční stavby mají nominální COP (chladicí
výkon dělený ventilátorem a výkonem
kompresoru, přímo měřené účinnosti) v
rozmezí 2,2 až 3,8 v Severní Americe a
Evropě, v závislosti na provozních
podmínkách. Efektivnější mini-split systémy
jsou k dispozici v Japonsku, v rozmezí 4,5 až
6,2 COP na 2,8 kW chladícího výkonu jednotek.
0
Severní Amerika / Japonsko
EU
39
Zlepšení účinnosti
Jednotlivá zlepšení
 Kontrola chodu měničem
 Výkonný kompresor
 Účinná výměna tepla
 Tepelný cyklus
40
7. Enviromentální hodnocení
41
Průměrný sezónní faktor výkonnosti systémů tepelných čerpadel
Nové
Renovované
Tep. čerp. vzduch - voda
3.5
3.0
Tep. čerp. země - voda
4.0
4.5
3.5
4.0
Tep. čerp. voda - voda
Zdroj：EHPA “Akční plán tepelných čerpadel v Evropě 2008”
Srovnání ročních hodnot emisí v EU
Spalovací
kotel
（kg/rok）
Průměr 25
zemí v EU
5,800
Emise
skleníkových
plynů z el.
energie
(kg/kWh)
0.406
Tepelné
čerpadlo
vzduch voda
（kg/rok）
1,822
Tepelné
čerpadlo
země - voda
（kg/rok）
Tepelné
čerpadlo
voda - voda
（kg/rok）
1,594
1,417
Source：Zdroj：EHPA “Akční plán tepelných čerpadel v Evropě 2008”
42
Srovnání ročních hodnot emisí v České republice
Spalovací
kotel
（kg/rok）
Česká
republika
Emise
skleníkových
plynů z el.
energie
(kg/kWh)
5,800
Palivový kotel Oil
Tepelné
čerpadlo
vzduch voda
（kg/rok）
3,141
0.70
Tepelné
čerpadlo
země - voda
（kg/rok）
Tepelné
čerpadlo
voda - voda
（kg/rok）
2,748
2,443
boiler
46%
▲
to water
Tep. čer.Air
vzduch
- vodaHP
53%
▲
Ground
to- water
Tep.čer.
země
voda HP
58%
▲
to- water
Tep.Water
čer. voda
voda HP
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000 kg/year
43
OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE & TEPELNÁ ČERPADLA
Nová směrnice EU přijatá Radou v dubnu 2009
na
Podporu obnovitelných zdrojů energie(OZE)
definovanou jako
Vzduchotermální, hydrotermální a geotermální energie
kterou využívají
Tepelná čerpadla
=
Obnovitelné zdroje energie
=
enormně přispívají při dosahování cílů v oblasti obnovitelné
energie ze
“20% do r. 2020.”
44
Možnost snížit CO2 o 130 miliónů tun’
-10% roční produkce CO2 v Japonsku
milióny tun CO2
Ventilace (ohřev), vysoušení
pro prům. využití
Ohřev vody pro komerční
využití
Cca 130 mil.
tun CO2
Klimatizace pro komerční
využití
Ohřev vody pro bydlení
Vytápění pro bydlení
Emise CO2 se stávajícími systémy (aktuální výsledky
z roku 2002)
Emise CO2 v případě velkoplošného rozšíření
tepelných čerpadel v komerční a průmyslové zóně
45
8. Registrovaná japonská tepelná
čerpadla v rámci GIS
46
Hitachi
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT3419
Tepelné čerpadlo vzduch - voda
Hitachi Aqua Free
SVT4366
Tepelné čerpadlo vzduch - voda
Yutaki
Venkovní
jednotka
Vnitřní jednotka
URL : www.abklimatizace.cz
47
Daikin
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT1093
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ008+EKHBH008
SVT1103
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ008+EKHBX008
SVT1302
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014AW1+EKHBH016
SVT1309
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016AW1+EKHBH016
SVT1312
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016AW1+EKHBX016
SVT1381
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011+EKHBH016
SVT1415
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011+EKHBX016
SVT1424
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014+EKHBH016
SVT1430
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014+EKHBX016
SVT1431
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016+EKHBH016
SVT1083
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ007+EKHBX008
SVT1305
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ014AW1+EKHBX016
SVT1432
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ016+EKHBX016
SVT524
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ006+EKHBX008
SVT501
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ006+EKHBH008
SVT1099
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011AW1+EKHBH016
SVT1242
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ011AW1+EKHBX016
SVT1072
Tepelné čerpadlo vzduch - voda Altherma
ERHQ007+EKHBH008
URL : www.daikin.cz
Venkovní
jednotka
Nádrž na horkou
Vnitřní
jednotka
48
Sanyo
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT2304
tepelné čerpadlo vzduch-voda s ekolog.chladivem CO2
SHP-C45DEN
SVT3835
tepelné čerpadlo vzduch-voda s ekolog.chladivem CO2
SHP-C90GDN
Venkovní
jednotka
Vnitřní jednotka+ nádrž na horkou
vodu
URL : www.ciur.cz
49
Fujitsu
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT1780
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA050LA
SVT1887
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA060LA
SVT1892
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA155LA
SVT1889
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA080LA
SVT1890
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA095LA
SVT1891
Tepelné čerpadlo vzduch-voda
WSYA128LA
Vnitřní
jednotka
Venkovní
jednotka
Venkovní
jednotka
Tepelný výměník
zlepšuje výhřevnost
Cyklus
ohřevu
chladivo
Horká voda
výparník
kompresor
URL : www.impromat.cz
čerpadlo
Vnitřní
jednotka
50
Toshiba
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT7750
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS 1402
SVT6399
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS-802H-E
SVT7747
ESTIA tepelné čerpadlo TOSHIBA
HWS 1102
SVT5085
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-802H-E
SVT5210
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 802
SVT5211
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 1102
SVT5212
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS 1402
SVT5828
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-1102H-E
SVT5829
Tepelné čerpadlo Toshiba ESTIA
HWS-1402H-E
URL : www.klimatizace-toshiba.cz
: www.air-matyas.cz
: www.klima-classic.cz
① Venkovní jednotka
② Vnitřní jednotka
③ Nádrž na horkou
vodu
51
Mitsubishi
SVT code
Název
Kód výrobku
SVT5285
Tepelné čerpadlo vzduch-voda Zubadan Inverter
PUHZ-HRP100YHA
SVT5293
Tepelné čerpadlo vzduch-voda Zubadan Inverter
PUHZ-HRP125YHA
venkovní
jednotka
(monoblok)
URL : www.csmtrade.cz
52
ANO tepelným čerpadlům!
Nadešel čas , aby tepelná čerpadla ukázala své
skutečné možnosti na mezinárodní scéně jako
trumf v opatření proti globálnímu oteplování.
ANO! Tepelným čerpadlům
pro realizaci nízkouhlíkové společnosti.
All rights reserved. HPTCJ
53