Tepelné čerpadlo: varianty a výběr

Nejen v novostavbách, ale i ve starších rodinných domech se dnes stále častěji stává primárním zdrojem energie tepelné čerpadlo. Logicky, protože nabízí úsporný a efektivní provoz. Víte, z jakých systémů můžete vybírat a kdy se jejich použití vyplatí?

Tepelné čerpadlo pracuje na podobném principu jako lednice, ovšem využívá jej obráceně: Odebírá nízkopotenciální teplo z okolního prostředí, které následně využívá k vytápění objektu. Základní dělení tepelných čerpadel je podle zdroje, z něhož se teplo odčerpává, a podle média, do něhož se načerpané teplo ukládá. Podle toho rozlišujeme tepelná čerpadla vzduch-voda, země-voda, voda-voda a vzduch-vzduch. V rámci kategorie vzduch-voda, která je nejrozšířenější, může být řada specifických instalací: Jednak ventilační nebo rekuperační systém, který odebírá energii teplému vnitřnímu vzduchu odváděnému ventilačním systémem, jednak tepelná čerpadla malých výkonů, která se využívají pouze pro přípravu teplé vody nebo ohřev domácího bazénu. A pak jsou tu atypické instalace, jež využívají odpadní teplo či kombinaci chlazení s rekuperací, případně odvádějí přebytečnou vlhkost od vnitřního bazénu. My se ovšem budeme zabývat základními typy tepelných čerpadel pro rodinné domy.

 

Vzduch-voda

„Tepelná čerpadla vzduch-voda jsou pro vytápění a ohřev vody nejpoužívanějším typem čerpadel. Hodí se jak do objektů s nízkou tepelnou ztrátou (pasivní domy), tak i do běžných rodinných domů různého stáří a konstrukční kvality, ale i do panelových domů nebo průmyslových objektů. Svojí účinností dnes již překonávají systémy země-voda, které dříve bývaly efektivnější,“ uvádí Jakub Tykal, obchodní ředitel společnosti Acond, předního českého výrobce tepelných čerpadel. Nevýhodou může být vyšší hlučnost u výrobků zaměřených na nízkou cenu a s tím související omezení možností umístění. Naopak výhodou je snadná instalace, protože pro tepelné čerpadlo vzduch-voda se na pozemku najde místo téměř vždy. Vždy je také přístupné ke kontrole nebo servisu, protože nic není skryto v zemi. Lze jej využít také k letnímu chlazení nebo k ohřevu bazénu a jeho pořizovací náklady jsou nižší než u systému země-voda.

 

Země-voda

V pořadí druhý nejrozšířenější typ tepelného čerpadla. Prodej tohoto systému však víceméně stagnuje kvůli složitosti a vysoké ceně instalace zdroje. Tím může být buď velkoplošný kolektor na zahradě, nebo hloubkový zemní vrt. Účinnost je přibližně stejná jako u čerpadla vzduch-voda. Výhodou je stabilní topný výkon bez ohledu na venkovní teplotu. Toto tepelné čerpadlo rozhodně nebude rušit sousedy, protože kompresor je umístěn uvnitř domu, na druhou stranu může být zdrojem hluku v domácnosti. „Plošný kolektor potřebuje určitou plochu pozemku a jeho instalace znamená rozkopání zahrady. V případě vrtu je zase nutné počítat s vysokými náklady. Aby se náklady snížily, některé firmy vrt poddimenzují a zařízení pak nefunguje tak efektivně. Na to je třeba dát při výběru pozor,“ vysvětluje Jakub Tykal z Acondu. Tento systém také nelze používat na ohřev bazénu – v létě totiž musí vrt nebo kolektor regenerovat pro další topnou sezonu.

 

Voda-voda

Čerpadlo voda-voda je skvělý, ale přesto nejméně používaný typ. Problém spočívá v dostupnosti zdroje vody. Ten totiž musí být nejen velmi vydatný, ale také dostatečně teplý, aby bylo možné z vody odejmout teplo bez rizika zamrznutí. Je tedy vyloučená představa o využití potoku protékajícího pozemkem, protože jeho teplota je v zimě blízká nule a nedá se již zchladit. Limitující může být i znečištění zdrojové vody pískem, kaly nebo mineralizací. „Obvyklé je použití dvou studní. Z jedné se čerpá podzemní voda o teplotě 8 °C a vyšší, do druhé se ochlazená voda vrací. Druhá studna proto musí být schopná vsáknout velké množství vody,“ popisuje Jakub Tykal. Tento systém dosahuje vynikající účinnosti díky vysoké teplotě zdroje, výhodou je i konstrukční jednoduchost zařízení. Velmi zřídka však mají lidé k dispozici patřičně vydatný zdroj dostatečně teplé vody.

 

Když máte studnu

Levné, originální a spolehlivé řešení s minimální spotřebou vody nabízejí tepelná čerpadla Spirála. Jsou konstruována speciálně pro využití studniční vody a fungují na principu otevřeného okruhu, kdy zdrojová voda protéká přímo výměníkem tepelného čerpadla. Nepoužívá se filtrace přírodní vody ani externí výměník (venkovní jednotka), takže energie zdroje je využita na maximum. Čerpadlo klade jen minimální nároky na kvalitu zdrojové vody a využívá její stálou teplotu (přibližně 10 ºC po celou zimu). Při dostatečném průtoku však stačí teplota zdrojové vody 3 °C. Speciální měděné trubkové výparníky (patent firmy) mají zvětšenou teplosměnnou plochu na straně chladiva a studniční voda proudí okolo nich zvenčí. Pokud čerpadlo napojíte z jedné strany na studniční vodu a z druhé strany na systém podlahového vytápění, budete v zimě překonávat teplotní rozdíl jen okolo 25 ºC (zdrojová voda 10 ºC, podlahový systém 35 ºC) a dosáhnete skutečně mimořádné účinnosti (sezonní topný faktor SCOP až 7). Instalace tohoto systému není náročná ani drahá, provoz nevyžaduje údržbu.

 

Vzduch-vzduch

Tento typ se většinou používá jako doplňkový zdroj tepla k přímotopům nebo jiným systémům vytápění bez rozvodu otopné vody. Jde vlastně o klimatizační jednotky, vyvinuté původně hlavně pro chlazení. Výhodou je jednoduchá instalace do jedné nebo několika málo místností. V případě malého počtu vytápěných prostor je instalace levná. V létě tento systém snadno a rychle chladí a rychle také vytopí vzduch v místnosti. Na druhou stranu však neumožňuje ohřívat teplou vodu. Problémem bývá také velká hlučnost a proudění vzduchu. Nejpoužívanější jsou nástěnné klimatizace, pro které je ovšem obtížné „dofouknout“ teplý vzduch od stropu až k podlaze. Pro vytápění se tedy lépe hodí tzv. parapetní jednotky umístěné ve spodní poloze. Jedná se o levný, ale nejméně komfortní systém ze všech typů tepelných čerpadel.

 

Napojení

Všechna tepelná čerpadla, která získané teplo předávají vodě, se napojují na standardní teplovodní otopnou soustavu, výhodou (ale nikoli podmínkou) je podlahové vytápění jako velkoplošný nízkoteplotní systém. Celý systém vytápění bývá obvykle spojen s ohřevem teplé vody pro domácnost. Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch přímo fouká teplý vzduch, ale slouží spíše jako doplňkový zdroj tepla. Jeho hlavní funkce spočívá v letní klimatizaci.

 

Split, nebo monoblok?

Tepelná čerpadla typu split se konstrukčně liší od monobloků rozdělením okruhu chladiva. Z toho vyplývá větší složitost jejich instalace a vyšší riziko instalační chyby či technologické ztráty v případě delšího chladivového propojení, a tedy i nižší účinnosti. Splitová tepelná čerpadla jsou proto momentálně na ústupu. Dříve se propagovala, ale to vycházelo z jejich konstrukční předlohy v klimatizacích. „Benefitem splitových jednotek je ochrana před zamrznutím, což ale u monobloků řeší jednoduchá součástka – protizámrazový ventil. U monobloků je výhodou, že vše může být finálně odzkoušeno ve výrobním závodu,“ uvádí Jakub Tykal z Acondu. Nehrozí chyba instalatéra chladivového okruhu a také instalace a servis bývají levnější a snazší.

 

Účinnost čerpadla

Efektivita tepelného čerpadla přímo souvisí s jeho kvalitou, která by měla být pro správný výběr určující. Předem byste měli znát tepelnou ztrátu domu, podle níž vám odborník doporučí výkon zařízení, případně je dobré vědět, kolik byla předchozí spotřeba topiva. Zásadním parametrem je účinnost čerpadla, kterou vyjadřuje topný faktor (COP) nebo přesněji sezonní topný faktor (SCOP). Je to poměr mezi množstvím tepla, které čerpadlo „vyrobí“ (dodá do otopné soustavy), a množstvím spotřebované vstupní energie (elektřiny pro pohon čerpadla a kompresoru). Jeho hodnota za celý rok (SCOP) by se měla pohybovat mezi čísly 4 a 5. Důležitá je také výstupní teplota vody. Ideální je, pokud čerpadlo při -15 °C dokáže ohřát vodu přibližně na 70 °C pouze kompresorem, tedy bez použití záložního zdroje.

 

Na co se zeptat

Zeptejte se odborníků i na typ kompresoru a použité chladivo. Kompresor může být invertorový (rotační) nebo tzv. scrollový. Výhodou rotačního kompresoru je, že u něj lze plynule řídit otáčky a tím také plynule regulovat jeho okamžitý výkon. Scrollový kompresor je méně namáhaný a dosahuje proto zpravidla dvojnásobné životnosti (nejméně 20 let). Za nejvyspělejší typ chladiva pro tepelná čerpadla se považuje propan R290. Klimatizace využívají nejčastěji chladivo R32, které je rovněž ekologické, ale jeho použití prozrazuje, že základ venkovní jednotky čerpadla tvoří patrně přestavěná klimatizace (je levnější, hlučnější a za nízkých teplot méně účinná). Hlučnost číselně nejpřesněji stanovuje akustický výkon, který se u všech výrobků měří za stejných podmínek v laboratoři. U špičkového čerpadla typu vzduch-voda by nemusel přesáhnout 50 dB. Nakonec je dobré věnovat pozornost také tomu, zda se vybraná firma postará i o montáž přístroje a následný servis. U špičkových čerpadel se dnes můžete setkat také se službou vzdálené správy, kdy výrobce monitoruje chod přístroje a dokáže jej dokonce na dálku opravit.

 

 

 

text Vít Straňák

foto se souhlasem firem Mastertherm, Sinclair Solutions, TC spirala

Datum vydání: 10. 8. 2023

Edit: Andrea Moudrá