Vybíráme správné tepelné čerpadlo

Spočívá v tom, že tepelné čerpadlo odnímá ze vzduchu, vody nebo země v okolí vytápěného objektu teplo a zvyšuje jeho teplotní hladinu natolik, že ji lze využít pro vytápění a ohřev vody. Ke zvýšení teplotní hladiny dochází tak, že se kompresorem stlačují páry chladiva, což způsobí jeho zahřátí. Systém dokáže získat teplo i ze vzduchu o teplotě až – 20 °C tím, že ho ještě více ochladí. To je samozřejmě méně efektivní než při plusových teplotách, ale i tak to funguje a pořád je to výhodné.

Tyto systémy odebírají teplo z venkovního vzduchu, který do sebe nasávají. Získané teplo se následně používá pro ohřev otopné vody nebo zásobníku teplé užitkové vody. U takzvaných split systémů venkovní a vnitřní jednotku propojuje potrubí s chladivem. Monoblokové systémy mají chladivo pouze ve venkovní jednotce a propojení s vnitřní jednotkou zajišťuje potrubí s otopnou vodou.

Tepelná čerpadla vzduch/voda mají v porovnání s elektrickým nebo plynovým topením nižší provozní náklady. Instalují se snadno a rychle, s minimálními nároky na prostor a počáteční investice není tak vysoká jako u tepelných čerpadel s vrty. Nejlepších úspor dosahují při napojení na nízkoteplotní podlahová vytápění.

Tepelné čerpadlo odebírá teplo z venkovního vzduchu nasávaného do venkovní jednotky, kde je z něj získáno teplo, které se prostřednictvím chladivovému okruhu využívá pro ohřev vzduchu uvnitř budovy. Systémy vzduch/vzduch se vyznačují jednoduchou a velmi rychlou instalací a lze jimi doplnit domy a byty vytápěné elektrickými přímotopy nebo elektrokotli. Zásadním způsobem se tak sníží náklady na vytápění i bez složitých stavebních úprav.

Tepelná čerpadla vzduch/vzduch potřebují jen nízkou počáteční investici. Kromě vytápění mají i funkci klimatizace a odvlhčování. Díky vestavěnému filtru a ionizátoru dokážou zbavit vzduch v interiéru alergenů, virů a dalších škodlivin. Tímto typem tepelného čerpadla však není možné ohřívat teplou vodu.

Tento typ odebírá teplo z plochy pod zemským povrchem, kde je uložena soustava plastového potrubí s nemrznoucí směsí, která přenáší teplo mezi zemí a tepelným čerpadlem. Z horní vrstvy zeminy okáže odebrat až 98 % akumulované solární energie. Plošný kolektor pro potřeby tepelného čerpadla ročně odebere přibližně jen 2,5 % z toho, co ze slunce získá. Před instalací systému je důležité posouzení kvality zeminy, problematická jsou místa s velkými kameny, skalnatým podložím nebo pískem.

Systém země/voda s plošným kolektorem vyžaduje pozemek o velikosti 200 až 400 m². Zemina musí umožnit provedení výkopů do potřebné hloubky a je třeba dobře naplánovat rozmístění případných budoucích staveb (bazén, garáž), aby se jim plošný kolektor mohl vyhnout. Pozdější zásahy do jeho konstrukce již nejsou možné.

Tepelné čerpadlo odebírá teplo z hloubky pod povrchem. Ve vrtu o průměru 12 až 16 cm je uložena plastová sonda s nemrznoucí směsí, která přenáší teplo mezi zemí a tepelným čerpadlem. Nutný je jeden nebo více vrtů o hloubce 80 až 250 m a nejlépe se hodí do oblastí s tvrdým podložím.

U vrtu je však třeba počítat s jeho regenerací, jinak může dojít k jeho vyčerpání a zamrznutí a pak jej už není možné používat. Instalace vyžaduje vysoké investiční náklady na pořízení vrtu a nutné je i vyřízení stavebního povolení.

Získávají teplo ze spodní nebo z geotermální vody, nejčastěji ze studny. Je zapotřebí mít studny dvě – čerpací a vsakovací, kdy se voda z jedné studny převádí do druhé přes výparník. Tento způsob se u nás prakticky vůbec nepoužívá.

O instalaci tepelných čerpadel voda/voda je vhodné uvažovat jen ve větších komerčních nebo obecních objektech, kde lze zajistit pravidelný dozor a údržbu celého systému včetně nákladných výměn filtrů a výměníků. U rodinných domů se tepelná čerpadla voda/voda uplatní pouze v lokalitách, kde se v dostatečném množství vyskytuje kvalitní a snadno dostupná spodní voda.

Tepelné čerpadlo odebírá teplo z vodní plochy. Na dně rybníka, řeky nebo jiné vodní plochy je uložena soustava plastového potrubí s nemrznoucí směsí, která přenáší teplo mezi vodou a tepelným čerpadlem. Takové řešení je vhodné výhradně pro objekty v těsné blízkosti vodní plochy, instalaci je možné provést se souhlasem správce povodí.

Pro zajištění tepelného komfortu v objektu a optimální funkci tepelného čerpadla je zcela zásadní stanovit požadovaný výkon. Poddimenzování výkonu způsobí, že v určitých situacích tepelné čerpadlo nezvládne dodat dostatečné množství tepla, ohřát vodu na požadovanou teplotu apod. Jde o stěžejní parametr vycházející z technického provedení stavby. Pro správnou volbu tepelného čerpadla je nutné znát informace o tepelné ztrátě objektu, kterou u novostaveb uvádí tzv. Energetický štítek budovy. U starších budov taková dokumentace nebývá k dispozici, ale zkušený technik je schopen na základě prohlídky objektu potřebný výkon tepelného čerpadla odhadnout. Dům s tepelnou ztrátou 12 kW čerpadlo s výkonem 9 kW určitě nevytopí.

Nežádoucí je ovšem také předimenzovaný výkon tepelného čerpadla. Moderní zařízení jsou vybavena invertním kompresorem, který výkon přizpůsobuje okolním podmínkám a aktuálním požadavkům na vytápění. I tak ale předimenzování může vést k častému cyklování kompresoru, což má vliv na životnost tepelného čerpadla.

Klíčovými parametry jsou COP a EER vyjadřující účinnost čerpadla v režimech topení, resp. chlazení. COP uvádí, kolikrát více tepla z dodané jednotky elektrické energie systém vyprodukuje. COP 2,5 například znamená, že z 1 kW dodané elektrické energie vyrobí tepelné čerpadlo 2,5 kW tepla. EER 3 analogicky značí, že 1 kW generuje 3kW chladu.

V nedávné době se mezi udávané parametry zařadily SCOP (sezónní topný faktor) a SEER (průměrná roční sezónní účinnosti). Jde o průměrný topný faktor vypočtený za celou topnou sezónu při standardizovaných provozních a klimatických podmínkách. Výpočet zohledňuje i změny podmínek v průběhu celého roku.

Evropská směrnice dává výrobcům možnost uvádět dosažené hodnoty v rozpětí od –2 °C do –10 °C. Proto se SCOP může mezi stejně výkonnými modely rozdílných značek významně lišit podle zvolené metodiky výpočtu. Prodejce by tedy měl být schopen poskytnout informaci o garantované teplotě vody a při jaké venkovní teplotě měření proběhlo. V praxi jde typicky o teploty 0 °C, –5 °C či –10 °C.

Při výběru tepelného čerpadla je vhodné věnovat pozornost i doplňkovým funkcím, jako jsou časovače, noční režim, automatický restart při výpadku napájení, dálkové ovládání, napojení na systém ovládání chytrého domu nebo monitoring přes internet apod. Nové modely umožňují přes chytrý telefon dálkově ovládat řadu funkcí vytápění a chlazení včetně sledování průběžné a průměrné spotřeby energie z hlediska energetických úspor. Podobně je možný i vzdálený přístup techniků servisní společnosti k topným a chladicím systémům, aby tepelné čerpadlo stále fungovalo maximálně efektivně a ekonomicky.

S ohledem na klimatické podmínky a také na finanční možnosti se většina zájemců v České republice rozhoduje mezi variantou vzduch/vzduch a vzduch/voda. Jejich pořizovací cena je výrazně nižší než u typů voda-voda nebo země-voda. Systém vzduch/vzduch „fouká“ teplo z klimatizační jednotky a neohřívá vodu. Alternativa vzduch/voda dodává teplo sálající z vytápěcích těles a v kombinaci s bojlerem ohřívá i užitkovou vodu. Protože poskytuje celkové řešení tepla, je podporovaná v rámci programu Zelená úsporám a vstupní investice se celkem rychle vrátí, představuje téměř 80 % realizací. V porovnání třeba s elektrickým topením dokáže snížit roční výdaje až o dvě třetiny.

Foto: Pixabay