Úsporné variace obrácené chladnicky

V klimatických podmínkách střední Evropy je nejspolehlivější cestou k levnému vytápění tepelné čerpadlo systému vzduch-voda. Ale nezatracujme ani další systémy.

Dnes je v České republice v provozu přibližně 100 000 tepelných čerpadel a jejich pořizovací cena se stala dostupnou pro většinu rodinných či bytových domů.

PRINCIP

Jak tepelné čerpadlo funguje? Letitá, ale trefná charakteristika mluví o „principu obrácené chladničky“. Je to tak: Kdybyste svou chladničku obrátili čelem ke zdi, její zadní stěna vám bude do místnosti vydechovat teplo. Toto teplo cíleně odebírá potravinám, které ochlazuje, a jako vedlejší efekt ve své zadní části topí. Na stejném principu pracuje tepelné čerpadlo, jenže cílem je tentokrát vytápění, a proto dosahuje mnohem vyššího topného výkonu. Stačí malý vstupní elektrický impuls a čerpadlo odebírá teplo vzduchu, zemi nebo vodě a pomocí soustavy radiátorů či podlahového vytápění je rozvádí po celém domě.

ZDROJE A MÉDIA

Tepelná čerpadla se označují jednak podle zdroje, z něhož teplo odčerpávají, jednak podle média, jemuž získané teplo předávají. Zdrojem tepla může být venkovní vzduch nebo také odpadní vzduch z interiéru (specifickou podobu tepelného čerpadla tvoří rekuperační systém), země z hlubinného vrtu nebo plošného povrchového kolektoru, případně podzemní či povrchová voda. Teplonosným médiem bývá ve většině případů voda, což umožňuje využití tepelného čerpadla jak pro vytápění, tak i pro ohřev užitkové vody. Teplo čerpané ze vzduchu ovšem lze předávat také přímo do vzduchu (toho využívají klimatizační či rekuperační jednotky). Tepelná čerpadla tedy pracují běžně v systémech vzduch-voda, země-voda a voda-voda, případně v systému vzduch-vzduch. Většinu systémů názorně ukazují naše schémata.

TOPNÝ FAKTOR

Ukazatelem energetické účinnosti tepelného čerpadla je topný faktor (Coefficient of Performance – zkratka COP). Je to poměr mezi množstvím tepla, které čerpadlo „vyrobí“ (dodá do otopné soustavy), a množstvím spotřebované vstupní energie (elektřiny pro pohon čerpadla a kompresoru). Během roku hodnota COP většinou kolísá, nejvíce u systému vzduch-voda. V horkých letních dnech může dosahovat až hodnoty 7, v mrazivých zimních dnech klesá pod hodnotu 2,5. Celoroční průměr topného faktoru (Seasonal Coefficient of Performance – SCOP) by se však u kvalitního tepelného čerpadla libovolného typu měl pohybovat okolo hodnoty 4. Nesedněte ovšem na lep firmě, která vás ohromí vysokou hodnotou SCOP.

SCOP – VÝPOČET A REALITA

V nabídce firem najdete i tepelná čerpadla se sezonním topným faktorem 5 a více, ale pozor na tři věci:

1. Výpočet SCOP leckdy nezahrnuje ohřev vody (tam bývá topný
   faktor jen okolo 2,5).
2. U systému vzduch-voda bude v praxi topný faktor podstatně
   nižší, pokud přijde tuhá zima (výpočtový model pro mírné pásmo
   počítá s teplotami jen do –10 °C).
3. Pro reálnou výši SCOP je zásadní, zda máte podlahové
   vytápění! Ohřev otopné vody pro radiátory vám reálný topný
   faktor výrazně sníží.

PERSPEKTIVY SYSTÉMŮ

Výhodnost jednotlivých systémů se může výrazně lišit podle podmínek konkrétního místa a instalace. Pokud však chcete obecnou pravdu, můžeme konstatovat toto:

• Čerpadla typu země-voda vyžadují vyšší náklady na instalaci (nejdražší je hlubinný vrt), pro plošný kolektor je navíc potřeba velká plocha pozemku. Ten se jednak stavebně znehodnotí, jednak bude o trochu chladnější, a tedy méně vhodný pro pěstování rostlin. Systém s plošným kolektorem však dosahuje nejnižší spotřeby elektřiny (až o 30 % méně než u systémů odebírajících teplo ze vzduchu).
• Čerpadla typu vzduch-voda jsou ovšem instalačně nenáročná, což je hlavní důvod jejich výrazné obliby (tyto instalace dnes tvoří téměř 90 % celého trhu). Pokud máte dům v nížině, klima pravděpodobně bude splňovat podmínky mírného pásma, na něž jsou vzduchová tepelná čerpadla testována. Ale v zimě, kdy potřebujete nejvíc tepla, bude každopádně výkon nejnižší…
• Čerpadla typu vzduch-vzduch dosahují vysoké účinnosti vytápění zejména u menších bytů a dovedou svoji topnou funkci dobře kombinovat rovněž s letní klimatizací. Nemohou ovšem sloužit k ohřevu užitkové vody.
• Systém voda-voda představuje zajímavou alternativu: V našich geologických podmínkách je sice jen minimum lokalit, kde se dá odebírat teplo ze spodní vody, ale pokud máte to štěstí, jde o systém mimořádně spolehlivý, protože teplota spodních vod je – na rozdíl od vzduchu – stálá po celou zimu. A jestli se v bezprostřední blízkosti vašeho pozemku nachází rybník či řeka, budou instalace i provoz systému velmi levné. Musíte ovšem získat povolení od správce povodí. Zvláštní odstavec věnujeme využití studniční vody.

TEPLO ZE STUDNY

Originální řešení v systému voda-voda 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 tedy žádný 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 °C po celou zimu). Speciální trubkové výparníky z měděných trubek 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 °C (zdrojová voda 10 °C, podlahový systém 35 °C) a dosáhnete mimořádné účinnosti.

RADY PRO BEZPEČNÝ VÝBĚR

• Orientaci na českém trhu, kde působí přes 120 dodavatelů tepelných čerpadel, vám usnadní certifi kát kvality společenství EHPA (European Heat Pump Association). Ten se uděluje na základě náročných testů a je vázán na záruční lhůty i odborný servis dodavatele.
• Pro výběr konkrétního tepelného čerpadla vám jako vodítko poslouží mezinárodní značka kvality Q: U všech výrobků s touto značkou máte záruku pravdivosti udávaných klíčových parametrů (výkon, topný faktor, hlučnost). Navíc získáte garanci odborné servisní sítě a dodávek náhradních dílů nejméně 10 let po ukončení výroby.
• Seznam všech výrobců a značek s certifi kátem kvality EHPA i všech tepelných čerpadel v ČR se značkou Q najdete na webu Asociace pro využití tepelných čerpadel (www.avtc.cz).

OBOJŽIVELNÍCI

Vraťme se ještě k systému vzduch-vzduch. Na téměř shodném principu jako tepelná čerpadla vzduch-vzduch pracují totiž tzv. splitové klimatizace (oddělená vnější kondenzační jednotka a vnitřní výparník). Zdánlivě tedy nic nebrání spojení obou funkcí do jediného přístroje, ale přesto je na trhu zatím jediný skutečný obojživelník – splitová jednotka Ururu Sarara. Nabízí plnohodnotné vytápění i chlazení, filtraci vzduchu, průběžné větrání a regulaci vlhkosti v interiéru. Jinak ale platí, že upravené klimatizační jednotky za největších mrazů nestačí k plnohodnotnému vytápění a mají trochu nižší životnost (10 až 15 let, tepelné čerpadlo 20 let). V chladných oblastech je proto lepší jít na to z druhé strany: Tepelná čerpadla s doplňkovou funkcí klimatizace mají jako své hlavní poslání jednak spolehlivé vytápění, jednak celoroční ohřev užitkové vody. Letní klimatizace není tak účinná, ale jde o příjemný bonus. Pracují zpravidla jako splitové jednotky v systému vzduch-voda.

JAKÁ JE EKONOMICKÁ NÁVRATNOST?

• Základní konkurencí tepelného čerpadla při rozhodování o zdroji vytápění je kondenzační plynový kotel.
• Srovnáním pořizovacích nákladů může být tepelné čerpadlo dražší až o 100 000 Kč.
• Ve starším rodinném domě, který nedosahuje nízkoenergetického či pasivního standardu, ušetříte za vytápění nejméně 15 000 Kč ročně. Ekonomická návratnost systému tedy vychází na 7 let.
• Životnost kondenzačního kotle je nejméně 10 let, kvalitní tepelné čerpadlo však vydrží déle (až 20 let).

TEXT: VÍT STRANÁK
FOTO: ARCHIV FIREM

Datum vydání: 8. 7. 2020

Edit: Andrea Moudrá