Tepelných čerpadel přibývá

Využít sluneční energii naakumulovanou ve vzduchu nebo v zemi k vytápění domů a ohřevu teplé vody dokáží, jak víme, tepelná čerpadla. Přes některé otazníky kolem jejich hospodárného využití se stále více prosazují jako hlavní zdroj tepla zejména v novostavbách. Proč?

U tepelných čerpadel, stejně jako téměř u všeho, platí, že mají svá pro i proti, své výhody i nevýhody. Zastánci vyzdvihují plusy, odpůrci poukazují především na minusy. Uvažujeme-li tedy o pořízení tepelného čerpadla, měli bychom se o něm co nejvíce dozvědět.

ZÁKLADNÍ PRINCIP

Ve stručnosti si připomeňme, jak tepelná čerpadla fungují. V zemi, vzduchu či vodě je obsaženo značné množství tepla, avšak jeho nízká teplotní hladina nám neumožňuje ho přímo využít pro vytápění nebo ohřev vody. Musíme toto teplo načerpat a převést na vyšší teplotu. Tepelné čerpadlo tak činí na základě přenášení tepla kapalinou s extrémně nízkým bodem odpařování. Takto získané teplo se využívá k ohřátí vody nebo vzduchu v topném systému. Je třeba zdůraznit, že čerpadlo potřebuje ke své činnosti elektrickou energii, avšak její spotřeba je nižší než získané teplo. Jaký je poměr mezi množstvím spotřebované a získané energie, udává topný faktor (COP). Vyjadřuje tak efektivitu práce čerpadla. Není veličinou stálou, závisí na teplotě prostředí, ze kterého teplo odebírá, a na požadované výstupní teplotě.

OTAZNÍKY KOLEM TOPNÉHO FAKTORU

Hned v úvodu jsme narazili na dva důležité momenty – spotřebu elektrické energie a topný faktor. Topný faktor je veličina důležitá pro posuzování a porovnání tepelných čerpadel. Čím je hodnota topného faktoru vyšší, tím je provoz tepelného čerpadla efektivnější. Obvykle se topný faktor pohybuje mezi 2 až 5. Laicky řečeno udává, kolikrát „rozmnoží“ spotřebovanou elektrickou energii – dvakrát, pětkrát… Je-li například hodnota topného faktoru tepelného čerpadla 3, znamená to, že se na vyprodukování 3 kWh tepelné energie spotřebuje 1 kWh energie elektrické. Je však třeba porovnávat porovnatelné. Topný faktor klesá se snižující se teplotou prostředí, odkud se teplo čerpá, a zároveň se zvyšující se teplotou výstupní vody. U hodnoty topného faktoru musí být proto uvedeno, za jakých podmínek byl naměřen. Bude se proto výrazně lišit za ideálních podmínek, kdy je rozdíl mezi vstupní a výstupní teplotou malý, a extrémních podmínek, například při venkovní teplotě -15 °C a výstupní teplotou vody 30 °C. O skutečné efektivitě lépe vypovídá takzvaný sezonní topný faktor (SPF), tedy poměr mezi vydanou a spotřebovanou energií za celou topnou sezonu. A to nejen samotným čerpadlem, ale i všemi dalšími komponenty nutnými k chodu systému – záložním zdrojem, například elektrokotlem či oběhovým čerpadlem, musí být započítána i energie nutná k odtávání vnější jednotky u čerpadla vzduch-voda. Vliv na výši topného faktoru má správný nebo nesprávný návrh typu a výkonu tepelného čerpadla pro daný objekt, jeho správné nastavení a užívání, regulace i sladěnost tepelného čerpadla s topným okruhem.

VSAĎTE NA KVALITU

U tepelných čerpadel možná více než kdekoli jinde platí, že nejsme tak bohatí, abychom mohli kupovat levné věci. Možná proto se někteří zklamali při pořízení tepelného čerpadla právě proto, že se snažili ušetřit na nesprávném místě. Jak jsme již naznačili, záleží nejen na kvalitě samotného čerpadla, ale neméně na správném vyhodnocení konkrétních podmínek, správném návrhu a začlenění čerpadla do celého systému vytápění. Kvalifikovaný návrh a odborná instalace tepelného čerpadla jsou proto pro konečný efekt nezbytné. A samozřejmě výběr kvalitního výrobku, nejlépe od výrobců a dodavatelů, u kterých si můžete prověřit jejich realizace. Nejspolehlivějších výkonů a stabilně vyšších topných faktorů dosahují čerpadla země-voda, která jsou však omezena nutností položit zemní kolektor nebo uskutečnit vrt. Tepelná čerpadla vzduch-voda pracují sice s poněkud nižšími topnými faktory, jsou však méně náročná jak na instalaci, tak finančně.

TEPELNÁ ČERPADLA VZDUCH-VODA

Právě tato čerpadla prošla v posledních letech výrazným technologickým vývojem. Moderní tepelná čerpadla vzduch-voda jsou vybavována tak zvaným invertorem, elektrickým frekvenčním měničem, který řídí otáčky chladicího kompresoru. Je tak plynule řízen výkon tepelného čerpadla. Čerpadlo s invertorovou technologií umí pracovat přesně podle okamžité potřeby a tepelné zátěže domu. Díky tomu systém nemusí obsahovat velmi drahé prvky jako akumulační nádobu, směšovací ventily, další oběhová čerpadla a složitou regulaci jako typy bez této technologie. Tyto prvky slouží u systémů zapnuto – vypnuto především k úpravě výkonu. Vzhledem k nižšímu počtu prvků, ze kterých je zařízení zkonstruováno, mají tepelná čerpadla s frekvenčním měničem lepší parametry z hlediska spolehlivosti. Ke kvalitnímu modernímu čerpadlu neodmyslitelně patří ekvitermní regulace, která v závislosti na venkovní teplotě řídí teplotu topné vody vstupující do topného systému. Zkrátka kvalitní moderní čerpadla vzduch-voda pracují mnohem spolehlivěji, efektivněji, topí i při extrémně nízkých teplotách, do -20 °C i méně. Zjednodušila a zlevnila se i montáž. Prostorově nenáročný kompaktní přístroj se instaluje stejně snadno jako například plynový kotel.

JAK JE TO S CENOU

Cena tepelných čerpadel a návratnost investice je nejčastějším argumentem proti využití tepelných čerpadel. Je pravda, že pořídit si tepelné čerpadlo není levná záležitost. Porovnáme-li počáteční investici například s plynovým kotlem, nesmíme hledět pouze na cenu samotných zařízení, ale na všechny související náklady. U plynu je třeba započítat i výdaje na vybudování přípojky či komína. Pak již není rozdíl tak markantní, v řádech desítek tisíců, což představuje poměrně malé procento v celkovém rozpočtu novostavby. Avšak i ten nejdokonalejší kotel palivo pouze s větší či menší účinností spaluje, tedy nic neušetří, obvykle se proto neptáme ani na návratnost investice. Tepelné čerpadlo však s pomocí energie z přírody vyprodukuje několikanásobně více tepla, než kolik elektrické energie spotřebuje pro svůj pohon. Díky tomu jsou provozní náklady výrazně nižší, a to po celou dobu životnosti čerpadla. Přitom ceny tepelných čerpadel klesají, avšak ceny energií neustále rostou. Význam nízkých provozních nákladů bude proto stále vzrůstat. Čím dražší energii ušetříme, tím vyšší budou dosažené úspory. Další nezanedbatelná finanční úspora plyne z výhodné sazby, kterou dodavatelé elektrické energie poskytují pro domácnosti využívající k vytápění tepelná čerpadla. Zvýhodněný tarif platí 22 hodin denně pro všechny elektrické spotřebiče v domácnosti, což v našich silně elektrifikovaných domácnostech může představovat zajímavou uspořenou částku.

PRINCIP TEPELNÉHO ČERPADLA

Tepelné čerpadlo obsahuje čtyři základní části chladicího okruhu: výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní ventil. Teplo odebrané venkovnímu prostředí se ve výparníku předává pracovní látce (kapalnému chladivu) při relativně nízké teplotě. Zahřátím chladiva dojde k jeho odpaření a páry jsou následně stlačeny v kompresoru na vysoký tlak. Stlačené chladivo je přiváděno do kondenzátoru, kde při kondenzaci předává teplo do topné vody za vyšší teploty, než bylo teplo ve výparníku odebráno. V expanzním ventilu se cyklus uzavírá a dochází ke snížení tlaku chladiva na původní hodnotu ve výparníku.

A CO NÍZKOENERGETICKÉ DOMY?

V domech s malou tepelnou ztrátou, tedy těch, kde na vytápění nespotřebujeme mnoho energie, se vložené prostředky díky úsporám provozních nákladů nejspíš budou vracet o něco déle. Na druhou stranu pro takové domy můžeme zvolit čerpadlo o nižším výkonu, tedy levnější. Otopný systém přitom nebude vyžadovat vysokou teplotu výstupní vody. A právě ve spojení s nízkoteplotními systémy, podlahovým či stěnovým topením či nízkoteplotními radiátory pracují tepelná čerpadla nejúčinněji. Navíc zde mohou být jediným zdrojem tepla, můžeme tak ušetřit investici za bivalentní – doplňkový zdroj. O čem jsme se dosud nezmínili, je ohřev teplé užitkové vody. Ten je stejný bez ohledu na míru zateplení domu, avšak díky tepelnému čerpadlu spotřebujeme na její ohřev několikanásobně méně energie. Nesmíme proto v kalkulacích o výhodnosti čerpadel na tento fakt zapomínat. Obzvlášť výhodné je využít tepelné čerpadlo k ohřevu vody v bazénu, díky malému rozdílu pracovních teplot dosahuje zvláště čerpadlo vzduch-voda vysoké účinnosti.

VYBÍREJTE PEČLIVĚ DODAVATELE

Na závěr opět zdůrazněme, že výběr spolehlivé dodavatelské firmy je nadmíru důležitý. Pokud tepelné čerpadlo nepracuje tak, jak má, bývá v převážné většině případů chyba na straně otopného systému. Je proto ve vašem zájmu, aby dodávku otopného systému i tepelného čerpadla realizoval podle projektu stejný dodavatel. V opačném případě budete těžko hledat nápravu a uplatňovat reklamaci. Nechte si na instalaci čerpadla i topného systému vypracovat více nabídek. Ale jak jsme řekli, nejlevnější řešení nemusí být tím nejlepším. Spolehlivé čerpadlo s vysokou účinností a tichým chodem musí být sestaveno z kvalitních komponent, za líbivou cenou se mohou skrývat polovičaté práce, které se pak ve své podstatě mohou citelně prodražit. Dbejte proto na to, aby nabídky byly srovnatelné, neváhejte nechat si je v případě nejasností doplnit. Při výběru výrobce tepelného čerpadlo doporučujeme upřednostňovat firmy, které jsou sdruženy v Asociaci pro využití tepelných čerpadel a mají ověřeny nezávislou zkušebnou výkonové parametry svých přístrojů (tzv. Q-certifikátem).

Datum vydání: 27. 11. 2015

Edit: Miloslava Perglová