Tepelná čerpadla: Jak vybrat správný model?0

Tepelná čerpadla patří k úsporným a ekologickým zdrojům energie. Na trhu je jich ale k dostání hned několik typů, a není proto snadné se v nich vyznat. Která tepelná čerpadla mají největší účinnost. Jaké jsou nároky na stavbu a podmínky jejich provozu?

O tepelných čerpadlech se hovoří již dlouho a veřejnost je poměrně dobře informována o jejich principu fungování. Všeobecně se ví, že jde o technologii, jež dokáže odčerpávat teplo z vnějšího prostředí (vzduchu, vody i půdy) a účinně ho přenášet do interiéru – nejtransparentnějším vysvětlením je přirovnání, že jde o „ledničku naruby“. Tento princip lze ale uplatnit v mnoha typových modifikacích.

„Základním měřítkem energetické účinnosti tepelného čerpadla je jeho topný faktor.“

Pro praktické uvažování o investici do tepelného čerpadla pro vytápění rodinného domu ale pouhá znalost fyzikálního principu a technologie nestačí. Jednotlivé typy a systémy totiž obnášejí nejen různé ceny za vlastní zařízení, ale také různé nároky na stavební úpravy, související technologie apod., které je třeba zahrnout do celkové kalkulace. Roli hraje i vlastní účinnost a dimenzování výkonu tepelného čerpadla.

Vše se odvíjí od topného faktoru

Základním měřítkem energetické účinnosti tepelného čerpadla je jeho topný faktor (COP, Coefficient of Performance) – je to množství tepla vneseného do topného systému v poměru k množství elektrické energie dodané pro pohon kompresoru tepelného čerpadla (pokud je na 3 kWh vyprodukované tepelné energie zapotřebí vynaložit 1 kWh elektrické energie pak topný faktor = 3). Čím vyšší je topný faktor, tím levnější je provoz zařízení.

Pro výběr tepelného čerpadla je klíčový jeho topný faktor. Zdroj: Istockphoto.com

Topný faktor se u tepelného čerpadla mění podle podmínek, ve kterých systém pracuje. Důležitá je jak teplota na vstupu do tepelného čerpadla, tak na výstupu do topného systému. Plyne z toho jednak to, že účinnost tepelného čerpadla je vyšší, pokud je vyšší teplota ve vnějším prostředí, odkud se teplo čerpá, jednak to, že je výhodnější toto teplo zužitkovat v nízkoteplotním (podlahovém, teplovzdušném apod.) topném systému. Obecně lze říci, že u tepelných čerpadel lze mluvit o efektivitě (a tedy i o reálné návratnosti investice) od hodnoty topného faktoru 3,0 a výše.

Tepelné čerpadlo voda-voda s výhradami

Energeticky nejvýhodnějším systémem je tepelné čerpadlo voda-voda. Také provozní náklady v tomto případě patří k nejnižším – na rozdíl od jiných typů se totiž z čerpané vody teplo předává ve výměníku přímo, a proto není v systému třeba využívat okruh s nemrznoucím roztokem. Vysoký topný faktor překračuje hodnotu 5. Relativní dostupnost vody u nás by tedy mohla naznačovat, že s aplikací tepelného čerpadla typu voda-voda nebude problém. Realita je ale jiná.

Pro účel čerpání tepla nelze využít například starou studnu a ani odběr tepla z protékajícího potoka není příliš reálnou variantou. Ve studni by se patrně nenašlo potřebné množství vody, a navíc je třeba zřídit další vsakovací jímku. V povrchové potoční nebo rybniční vodě zase během zimy, kdy je třeba topit nejvíce, klesá teplota, což minimalizuje výkon čerpadla. Podmínkou, jež zaručí efektivní fungování tepelného čerpadla voda-voda, je využití podpovrchové vody s teplotou neklesající pod 7 °C a dostatečnou vydatností zdroje – pro potřeby běžného domu je zapotřebí přečerpávat ze sací do vsakovací studny přes tepelné čerpadlo 2 až 3 m³ za hodinu. Pokud tato hodnota není konstantně zaručena, nelze zaručit ani efektivní provoz tepelného čerpadla.

Stabilní teplo země: Tepelné čerpadlo země-voda

K nejpoužívanějším typům u nás patří tepelná čerpadla země-voda. Ze země lze s jejich pomocí získávat teplo dvojím způsobem –  s pomocí zemního kolektoru nebo zemního vrtu. První varianta vyžaduje pozemek zhruba 200 m² (na 1 kW výkonu čerpadla je třeba 10 až 30 m²), na němž je v nezámrzné hloubce (podle místních podmínek 1,5 až 2 m) rozmístěna síť plastových trubek. V případě hloubkového čerpání tepla se realizuje jeden nebo několik vrtů do hloubky 10 až 20 metrů  (na 1 kW výkonu čerpadla je třeba 12 až 18 m hloubky vrtu).

Tepelná čerpadla se využívají pro vytápění nízkoenergetických domů. Zdroj: Istockphoto.com

I u tohoto typu lze dosáhnout vysoké hodnoty topného faktoru – mezi 4,0 a 5,5. Kladem systému pracujícího se zemním teplem jsou také malé teplotní výkyvy pod povrchem země. K nevýhodám patří poměrně vysoké náklady spojené se zakopáváním potrubí na pozemku nebo zřizováním vrtů. Vrty pro tepelná čerpadla jsou navíc považovány za stavební objekty, jež vyžadují povolení podle znění vodního zákona. Rizikem je v případě tohoto typu tepelného čerpadla i možnost, že bude v projektu rozměr potrubí poddimenzován a čerpadlo pak nebude vyhovovat potřebám domu. Také případné závady na vedení pod zemí jsou obtížně řešitelné.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda na vzestupu

Tepelná čerpadla typu vzduch-voda nebyla v minulosti považována za rovnocennou konkurenci výše zmíněným typům, díky rozvoji technologie kompresorů se ale situace změnila. Hlavním problémem tepelných čerpadel získávajících teplo z venkovního vzduchu byl pokles jeho teploty v zimním období a snížení topného faktoru. Použití kompresorů s označením Scroll zlepšilo provozní charakteristiky tohoto systému, a tak tepelná čerpadlo vzduch-voda s podlahovým vytápěcím systémem mohou dosahovat topného faktoru až 3,4.

Oproti typům voda-voda nebo země-voda není tento typ náročný na stavební práce a jeho instalace je snadná a levná. Větší závislost na teplotě venkovního vzduchu lze řešit s pomocí bivalentního provozu s doplňkovým tepelným zdrojem – např. elektrickým kotlem. Problémem může být větší hlučnost venkovního zařízení čerpadla. V nízkoenergetických stavbách lze v tepelném čerpadle využívat i teplo odpadního vzduchu z rekuperačního systému.

S výběrem tepelného čerpadla pomohou odborníci

Tepelné čerpadlo představuje v rámci rodinného domu velkou investici, ani vysoká cena zařízení nemusí být zárukou požadovaného energetického efektu – ten je totiž ovlivněn souhrou řady faktorů. Volba typu tepelného čerpadla záleží na tepelné ztrátě objektu, místních klimatických i geologických podmínkách (u typu země-voda).

Renomované firmy na našem trhu většinou klientům poskytují kvalitní poradenství a další služby. „Každý návštěvník našeho webu může vyplnit dotazník, odborný pracovník firmy pak na základě informací sestaví vhodnou nabídku, která se pak společně se zákazníkem upřesní. V případě nejasností lze vše podrobněji konzultovat osobně s pracovníkem, která nabídku sestavil,“ říká o přístupu k zákazníkům Luděk Bujalský ze společnosti Regulus.

Autor: Redakce Nazeleno.cz

Více článků od autora