Ledové otopné zásobníky by se mohly stát důležitou technologií pro nový ekologičtější typ výroby tepla pro vytápění. V Hamburku se již používá přibližně 20 těchto systémů pro akumulaci tepla z ledu a známá stavební skupina Strabag prý chce od roku 2026 využívat tuto technologii také k topení pro přibližně 800 zaměstnanců ve svém novém sídle v Hamburku. V Německu je v provozu již několik stovek takových systémů různých velikostí. Co se však skrývá za technologií, která k zajištění tepelné energie využívá především mrznoucí vodu?
Ledový otopný zásobník využívá základní princip činnosti tepelného čerpadla: odebírá tepelnou energii z okolního vzduchu nebo - v případě geotermálních tepelných čerpadel - ze země pomocí speciálních chladiv. Prostřednictvím cyklu zkapalňování, expanze, odpařování a stlačování se chladivo v tepelném čerpadle dostane na teplotu potřebnou k vytápění místností nebo k ohřevu vody.
Mohlo by vás zajímat
Ledové otopné zásobníky: krystalizace vody uvolňuje tepelnou energii
Ledové otopné zásobníky fungují podobně – s tím rozdílem, že čerpají tepelnou energii z betonové nebo plastové nádrže, která je zakopaná v zemi. Jak se z vody v cisterně odebírá tepelná energie, voda se dále ochlazuje a začíná mrznout. Když voda mrzne a mění se z kapalného stavu na pevný (fázová přeměna), uvolňuje se dodatečné tzv. krystalizační teplo.
To dodá dodatečnou tepelnou energii, která by mohla být použita k ohřevu stejného množství vody (v kapalném skupenství), která v nádrži zmrzne, z 0 na 80 stupňů Celsia. Podle výrobce Viessmann poskytuje zásobník ledu o objemu deset metrů krychlových potenciálně stejné množství energie jako spálení 110 litrů topného oleje.
Jakmile voda v nádrži zmrzne, teplo z okolní půdy ji znovu rozmrazí. Proces tání podporuje také systém solárního vzduchového absorbéru, který shromažďuje tepelnou energii ze slunečního záření a okolního vzduchu nad zemí a uvolňuje ji do cisterny prostřednictvím systému potrubí. Jakmile voda roztaje, může začít další cyklus zmrazování a následného ohřívání.
Zdroj: Viessmann
Téměř 500 hamburských bytů je od roku 2014 „vytápěno ledem“
Stejným způsobem to bude fungovat i v novém sídle společnosti Strabag v Hamburku: do nádrže o objemu 500 metrů krychlových, která je umístěna asi šest metrů pod zemí, je zavedeno celkem 12 kilometrů plastových trubek o průměru asi pět centimetrů. Cisterna bude zcela naplněna vodou a trubky budou sloužit jako výměníky tepla, které z vody získávají tepelnou energii. Tepelné čerpadlo ji pak využije k vytápění budovy prostřednictvím jejího betonového jádra. V létě nebo na konci topné sezóny lze led v zásobníku využít také k ochlazení budovy přibližně o dva až tři stupně.
Tento popisovaný systém není první svého druhu: v Hamburku byl v roce 2014 instalován systém akumulačního vytápění ledem v obytných budovách bytového družstva se 483 byty. Systém nahrazuje v minulosti používané notoricky neefektivní elektrické akumulační vytápění. Systém akumulačního vytápění ledem pokrývá tři čtvrtiny potřeby tepla připojených budov, podle města Hamburk ušetří přibližně 1 200 tun CO₂ ročně a sníží roční náklady na vytápění a ohřev vody v průměru o 50 procent.
Technologie je údajně vhodná i pro pružnou reakci na výkyvy v elektrické síti. Když jsou ceny na burze s elektřinou nízké, protože se vyrábí obzvlášť velké množství větrné nebo solární energie, a pokud ji nelze skladovat jinde, mohou akumulační ohřívače ledu tuto elektřinu prostřednictvím otopných těles využít k ohřevu vody v zásobníku. Díky tomu může proces zmrazování začít znovu o to rychleji.
Mohlo by vás zajímat
Ledové otopné zásobníky mají své limity
Ledové otopné zásobníky jsou v zimě výrazně účinnější než běžná tepelná čerpadla vzduch-voda. Je to dané tím, že teplota v zásobníku ledu se pohybuje "pouze" kolem nuly stupňů Celsia, zatímco vzduchová tepelná čerpadla musí v zimních dnech někdy pracovat při výrazně nižších teplotách. A na rozdíl od geotermálních tepelných čerpadel nejsou u ledových zásobníkových ohřívačů a jejich nádrží nutné žádné hluboké vrty.
Systém však nemá jen výhody: investiční náklady jsou podstatně vyšší než u běžného tepelného čerpadla vzduch-voda, a to právě kvůli instalaci zásobníku. Ledové otopné zásobníky také nejsou tak účinné jako geotermální sonda. Volba správného topného systému vždy závisí na konkrétním případu a stávajících podmínkách.
Zdroj: Hamburger Abendblatt, Viessmann
8 foto
