Tepelná čerpadla: nutnost správně vybírat

Při hledání úsporných zdrojů topení současný trh nabízí řadu možností, ne všechny jsou ale vhodné pro každou stavbu. Téměř univerzální použití mají tepelná čerpadla, i tady lze ale vybírat ž několika  odlišných typů.

Tepelná čerpadla pracují na principu, který je v popularizačních materiálech popisován jako obrácená lednička. Funguje opravdu obdobně, ale v poněkud jiných rozměrech než běžné chladicí zařízení v domácnosti. Tepelné čerpadlo v zimě odebírá teplo z relativně chladného exteriéru a přenáší je do vnitřku domu, kde získanou tepelnou energii předává za použití poměrně složité technologie topnému systému. Teplo lze přitom získávat ze vzduchu, vody nebo ze zemních vrtů. Od toho se také odvíjí základní typové rozdělení tepelných čerpadel.

Topný faktor určí efektivitu

Při výběru tepelného čerpadla je určující hodnotou tzv. topný faktor – jeho číselná hodnota znamená poměr získaného tepla k množství spotřebované energie. Tepelné čerpadlo totiž pro pohon potřebuje určité množství elektrické energie a topný faktor ukazuje, o kolik více energie čerpadlo vyprodukuje, než spotřebuje. Například při hodnotě topného faktoru 3 se na 3 W vyprodukovaného tepla se spotřebuje 1 W elektrické energie.

Sledovat při investici do tepelného čerpadla právě hodnotu topného faktoru je důležité, protože právě tento parametr může zásadně ovlivnit návratnost nákladů, které pořízení tepelného čerpadla znamená. Efektivita tepelných čerpadel s topným faktorem menším než 3 je sporná. Z tohoto pohledu dosahují nejlepších výsledků typy voda-voda země-voda, naopak typ vzduch-vzduch je na tom nejhůře.

Efektivita tepelných čerpadel s topným faktorem menším než 3 je sporná.

Teplo z vody je málo dostupné

Tepelné čerpadlo typu voda-voda odnímá tepelnou energii venkovní vodě a předává ji vodě v topném systému. Jde o jeden z energeticky nejvýhodnějším systémů s nízkými provozními náklady. Topný faktor je v tomto případě vysoký – překračuje hodnotu 5. Problémy jsou ale zpravidla s dostatečným zdrojem vody, jíž je pro potřeby vytápění domu nutné poměrně velké množství – běžná studna nestačí v povrchové potoční nebo rybniční vodě zase během zimy, kdy je třeba topit nejvíce, klesá teplota a minimalizuje výkon čerpadla. Pro efektivní fungování typu voda-voda je využití podpovrchové vody s teplotou neklesající pod 7 °C a dostatečnou vydatností zdroje.

Výhody:

• energetická výhodnost
• vysoký topný faktor
• malé provozní náklady

Nevýhody:

• velké nároky na vodu (množství, chemické složení…)
• vedlejší náklady (studna, stavba vsakovací jímky)
• nutnost pravidelné údržby, vyšší náklady na servis
• vyšší cena

Nejefektivnější typ  země-voda

V našich podmínkách je jedním z nejvhodnějších principů tepelných čerpadel typ země-voda. Pro zařízení je třeba zřídit zemní vrty nebo zemní kolektor, získané teplo se pak přenáší do teplovodního topného systému domu. Zemní kolektor bývá umístěn pod povrchem pozemku a je třeba počítat s plochou kolem 200 m², hloubkové čerpání tepelné energie se získává z hloubky do cca 15 metrů a pro potřeby běžného domu je třeba několika vrtů. Topný faktor je i v tomto případě vysoký – mezi 4,0 a 5,5. Kladem je, že pod povrchem země jsou jen malé teplotní výkyvy a je tak zajištěn stabilní přísun energie. Komplikací je naopak nákladné zakopávání potrubí nebo zřizováním vrtů.

Výhody:

• vyrovnaný výkon TČ
• vysoký topný faktor
• dlouhá životnost

Nevýhody:

• velké stavební nároky
• riziko poddimenzování nebo závady zařízení

Čerpadla vzduch-vzduch dohánějí konkurenci

Své konkurenci v poslední době „šlape na paty“ dříve méně účinný typ tepelných čerpadel vzduch-voda, který teplo odebírá z venkovního vzduchu. Nachází využití zejména v nízkoenergetických stavbách, kde se využívá nízkoteplotního vytápění, jež má malou spotřebu energie a vysokou účinnost.

Problematickým momentem pro tento typ je skutečnost, že teplota venkovního vzduchu v zimě výrazně klesá a to působí na snížení topného faktoru. Rozvoj technologie kompresorů s označením Scroll ale tento problém řeší a zlepšuje provozní charakteristiky tohoto systému. Tepelná čerpadla typu vzduch-voda tak mohou dosahovat topného faktoru až 3,4 a to je pro šetrný provoz již zajímavá hodnota. Výhodou je i to, že typ vzduch-voda není náročný na stavební práce a jeho instalace je snadná a levná. Tato tepelná čerpadla mohou být využita nejen v rodinných domech, ale výrazně zlevňují provoz i v takových stavbách, jakými jsou rekonstruované panelové domy.

Výhody:

• nižší cena
• snadná instalace
• možnost využít teplo odpadního vzduchu

Nevýhody:

• menší účinnost
• závislost na změnách venkovní teploty
• vyšší hlučnost

A plikace tepelného čerpadla v topném systému domu má smysl při optimálním technologickém i technickém řešení. Je třeba vybrat vhodný typ a volit výrobek s co nejvyšším topným faktorem. Ideální je kombinace tohoto zdroje s nízkoteplotním topným systémem – např. s  podlahovým topením, kde teplota topné vody nepřesáhne 35 °C. Výběr se většinou neobejde bez odborníka, např. autorizovaného inženýra v oboru technika prostředí.

Kam dál?
Tepelné mosty představují ztráty a riziko
Nízkoenergetický – pasivní – tepelné čerpadlo… kdo se v tom má vyznat?