Typy tepelných čerpadel pro rodinné domy

V roce 2022, v době energetické krize a s počátkem války na Ukrajině, skokově narostla cena plynu a panovaly obavy z jeho nedostatku. Zájem o tepelná čerpadla tehdy narostl hned několikanásobně. Nejen v novostavbách, ale i ve starších rodinných domech se stále častěji stávalo primárním zdrojem energie tepelné čerpadlo. Logicky, vždyť nabízí úsporný a efektivní provoz.

Příběh však pokračuje: Vyrojilo se mnoho nezkušených dodavatelů, kteří instalovali tepelná čerpadla nízké kvality, často i v kombinaci se špatným návrhem systému a nízkou úrovní služeb. U řady lidí nastalo vystřízlivění, někdy dokonce zklamání. Díky příznivějším cenám plynu dnes mnoho domácností opět vidí v tomto fosilním palivu cestu, jak ušetřit za vytápění… Nedělejme kotrmelce tam a zase zpět. Pokusíme se vás provést současnou nabídkou tepelných čerpadel a na závěr vám dáme námět k zamyšlení: Bylo by možné nakombinovat stávající plynový kotel s tepelným čerpadlem? Mohlo by to být efektivní?

Jak funguje tepelné čerpadlo

Princip, na kterém funguje tepelné čerpadlo, je vlastně geniálně jednoduchý. Využívá totiž princip lednice, ale 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. 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 přípravou 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. Základní typy tepelných čerpadel pro rodinné domy vám teď představíme.

Systém země-voda

Dříve dominantní, dnes 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 systému vzduch-voda (viz dále), který dnes hraje prim. Výhodou je stabilní topný výkon bez ohledu na venkovní teplotu. Toto tepelné čerpadlo rozhodně nebude rušit sousedy, protože kompresor je umístěn uvnitř domu, u méně kvalitních přístrojů však 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. Rozhodně se však nesnažte šetřit menší hloubkou vrtu – zařízení by pak nemuselo fungovat efektivně,“ varuje Vojtěch Janoušek, marketingový ředitel české společnosti Acond. Je dobré vědět, že vrt je investicí do budoucna, protože vydrží až 100 let. Pořízení tohoto systému jako celku je sice dost nákladné, ale vzhledem k životnosti vrtu je jasné, že poslouží jako základ pro několik generací čerpadla země-voda. Samotné čerpadlo už pak drahé není – vyjde vás levněji než v systému vzduch-voda.

Systém vzduch-voda

V současné době nejpoužívanějším typem jsou tepelná čerpadla vzduch-voda. Bez problémů slouží pro vytápění i ohřev vody. „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 jsou dnes již srovnatelné se systémy země-voda, které bývaly dříve výrazně efektivnější,“ tvrdí Vojtěch Janoušek z firmy Acond, která právě tato tepelná čerpadla vyrábí.

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. Čerpadlo je snadno přístupné ke kontrole nebo servisu. Lze jej využít také k letnímu chlazení nebo k ohřevu bazénu a jeho pořizovací náklady jsou nižší než u systému země-voda.

Systém voda-voda

Tepelné čerpadlo voda-voda je skvělý, ale přesto nejméně používaný typ. Proč tomu tak je? Problém spočívá v dostupnosti dostatečně vydatného zdroje vody. Systém je vhodný a využitelný zejména pro oblasti s vysokou hladinou spodní vody. „Obvyklé je použití dvou studní. Z jedné se spodní voda čerpá, prochází výparníkem tepelného čerpadla a do druhé se ochlazená voda vrací,“ popisuje Jiří Svoboda, jednatel tradičního českého výrobce tepelných čerpadel Master Therm. Tento systém dosahuje vynikající účinnosti díky vysoké teplotě zdroje, výhodou je i konstrukční jednoduchost zařízení. Limitujícím faktorem ale může být kvalita spodní vody. Lze využít i vody povrchové (např. potoku nebo rybníka), přičemž s ohledem na její nízkou teplotu v zimním období je zde nutné teplo odebírat vnořeným kolektorem napuštěným nemrznoucí směsí, obdobně jako u systému země-voda.

Máte vlastní 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 5,6). Instalace tohoto systému není náročná ani drahá, provoz nevyžaduje údržbu.

Systém vzduch-vzduch

V tomto případě jde vlastně o klimatizační jednotky, vyvinuté původně hlavně pro chlazení. Tepelné čerpadlo typu vzduch-vzduch se většinou používá jen jako doplňkový zdroj tepla k přímotopům nebo jiným systémům vytápění bez rozvodu otopné vody. 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 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.

Zásadní parametr? SCOP

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, když venku mrzne.

Kompresor, chladivo a servis pro tepelná čerpadla

Na co se vyplatí zeptat odborníků? Na typ kompresoru a použité chladivo. Kompresor by měl být vybaven inverterem (frekvenčním měničem), který umožňuje podle potřeby plynule regulovat okamžitý výkon tepelného čerpadla. Ideální je scroll kompresor nebo dvojitý rotační kompresor, protože je méně namáhaný a dosahuje až 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 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.

Máte plynový kotel?

Nakonec otázka, kterou jsme nadhodili v úvodu: Snese se plynový kotel s tepelným čerpadlem? A může být jejich kombinace efektivní? „Vytápíte-li plynem a uvažujete o možnosti, jak snížit provozní náklady, kombinace plynového kotle a tepelného čerpadla určitě dává smysl,“ tvrdí Vladimír Macháček, obchodní manažer ve společnosti Daikin. „Pokud je váš stávající plynový kotel na hranici životnosti, doporučuji nové hybridní tepelné čerpadlo Daikin Altherma Hybrid, které má v sobě zabudovaný účinný kondenzační kotel. Jestli však máte plně funkční kondenzační plynový kotel, lze systém doplnit o malé tepelné čerpadlo Daikin Altherma 3 M. Nejen, že tím snížíte svoji závislost na náhlých výkyvech cen energií, ale zajistíte výrazné provozní úspory: Při náhradě starého nekondenzačního kotle za Daikin Altherma Hybrid ušetříte až 40 % provozních nákladů. Když doplníte kondenzační kotel o tepelné čerpadlo Daikin Altherma 3 M, bude činit úspora cca 20 % provozních nákladů a zároveň tím prodloužíte životnost obou systémů.“

Text: Vít Straňák
Foto: se svolením firem Regulus, Daikin, Gorenje, Important-klima a Shutterstock

Datum vydání: 19. 7. 2024

Edit: Andrea Moudrá