Tepelná čerpadla zažívají v posledních letech skutečný boom, protože představují praktický a velmi moderní způsob, jak vytápět bytovou jednotku či dům, a zároveň ohřívat vodu. Zejména ve chvíli, kdy se plánuje výstavba nového domu, ať už bytového či rodinného, je dobré uvažovat o jeho začlenění v plánech. To ovšem neznamená, že není možné nainstalovat takové čerpadlo i dodatečně, když je už dům postaven.
Když to vezmeme z hlediska konkrétního příkladu, tak principem každého tepelného čerpadla je získat teplo z okolního prostředí a převádět jinam. Tak to vlastně funguje v chladničkách, kde je teplo odebíráno uskladněným potravinám a odváděno v podstatě ven do prostoru místnosti, v níž je lednice umístěna. Toto odvedené teplo pak místnost otepluje. Jediný rozdíl je v tom, že z volného prostoru se dá získat neomezené množství tepla, zatímco uvnitř chladničky jen tolik, kolik obsahují potraviny.
Jak funguje tepelné čerpadlo?
Dá se říci, že principem tepelného čerpadla jsou čtyři základní fáze chladícího okruhu.
1. fáze – komprese
Kompresor zajišťuje oběh chladiva skrz chladící okruh a to tak, že nasaje páry chladiva a stlačováním poté zvýší jejich teplotu i tlak. Sací tlak je v jednotkách barů, výtlak poté v desítkách barů a teplota par, které vystupují z kompresoru je udávána ve stupních Celsia, ve většině případů vyšších než 70 stupňů. Kompresor spotřebovává elektrický příkon Pi.
2. fáze – kondenzace
Jakmile jsou páry stlačeny, vstupují do tepelného výměníku kondenzátoru, kde dochází k předání tepla do topného média. Tímto médiem může být například topná voda. Z kondenzátoru je následně odváděn kondenzát chladiva, který má několik desítek stupňů Celsia. Tlak tohoto chladiva je totožný s tlakem na výtlaku kompresoru. Prostřednictvím kondenzátoru je získáván topný výkon Qt.
3. fáze – expanze
Jakmile má chladivo kapalný stav, přejde to expanzního ventilu.
4. fáze – vypařování
Expanzním ventilem je směs kapek a par chladiva odváděna do výparníku, což je v podstatě ohřívač/výměník tepla. Výparník přivádí teplo z vnějšího zdroje, kterým může být země, vzduch či voda, přímo do chladiva.
To se vypařuje/vaří a absorbuje do sebe tzv. výparné teplo. K celému procesu vypařování dochází ve většině případů při nízké teplotě, cca do maximálních +15°C. Při průchodu výparníkem se chladivo vypařuje, a je následně kompresorem nasáváno jako pára.
Typy tepelných čerpadel
Jak už bylo zmiňováno na začátku, zdrojem pro získání tepla může být vzduch, voda nebo země. Podle toho rozdělujeme tři základní typy čerpadel.
Země/voda
Zdrojem tepla je v tomto případě půda, kdy se provádí hloubkové vrty nebo se používají kolektory umístěné v menší hloubce, ale na dostatečně velké ploše pozemku. Plošné kolektory vyjdou mnohem levněji, ovšem k jejich instalaci potřebujete opravdu velkou plochu, která není zastavěná.
Oproti tomu tepelné čerpadlo s hloubkovým vrtem zabere jen minimum místa, ale bude to stát více peněz. Takový vrt sahá až do hloubky několik desítek metrů a pro jeho správnou funkčnost je důležité kvalitní podloží. Tento typ čerpadel je vhodný i na taková místa, kde jsou časté mrazy.
Voda/voda
U tohoto čerpadla se jako zdroj používá teplá voda, ve většině případů podzemní, ovšem výjimkou není ani povrchová. Ovšem v případě povrchové jde o vodu z jezer a rybníků a na její odběr je potřeba povolení od správce povodí, navíc se musí zajistit, aby nedocházelo k zamrzání vody kolem čerpadla.
Podzemní vodu získáme prostřednictvím studny či vrtu, ta je samozřejmě o dost teplejší než ta povrchová. Voda je následně předána do výměníku čerpadla, aby se z ní odebralo teplo a přesouvá se do vsakovacího objektu.
Je dobré zmínit, že podzemní voda si udržuje stálou teplotu cca 10°C. Instalace tepelného čerpadla voda/voda je značně náročná a potřebuje pravidelnou údržbu. Další finanční prostředky mohou být potřeba i na případný vrt.
Vzduch/voda
Již název čerpadla napovídá, že zdrojem tepla je vzduch. Největší výhodou takového čerpadla je jednoduchá instalace a menší pořizovací cena než u jiných typů čerpadel.
Bohužel zde velkou roli hraje teplota vzduchu, která se dost často mění v průběhu celého roku a čím je nižší, tím méně tepla nám čerpadlo dodá. U některých modelů se hovoří i o vyšším hluku, který venkovní jednotka vydává a daleko větší spotřebě elektrické energie.
Energetický štítek
Na energetickém štítku najdete veškeré důležité informace pro výběr vhodného tepelného čerpadla. Je zde uveden název vybraného tepelného čerpadla, ale také informace o jeho výrobci.
Mnohem zásadnější jsou tzv. obrázkové údaje. Ve chvíli, kdy je na štítku vyobrazen radiátor, je to značka, že toto čerpadlo vytápí vnitřní prostory. Vedle základních čerpadel existují také ta co vytápí bazén.
Co na štítku najdete?
- Políčko s názvem výrobku a označením výrobce, případně dodavatele.
- Stupnici energetických tříd v rozmezí A++ – G.
- Hladinu akustického výkonu ve vnitřním prostoru (dB).
- Hladinu akustického výkonu ve vnějším prostoru (dB).
- Funkce vytápění pro středně teplotní (55°C) a nízkoteplotní (35°C) aplikaci.
- Jmenovitý tepelný výkon za průměrných, chladnějších i teplejších klimatických podmínek uváděný v kW.
- Teplotní mapa Evropy, která zobrazuje tři orientační teplotní zóny.
- Obrázek/ikonka radiátoru, který značí použití tepelného čerpadla ve vnitřních prostorách.
Topný faktor – COP
Vzhledem k tomu, že tepelné čerpadlo rozhodně není záležitost pár stovek korun, je potřeba při jeho pořízení dávat pozor na topný faktor, který se označuje COP. To je zkratka anglického Coeficient Of Performance.
Jedná se o poměr mezi elektrickou energií, která se vyrobí a energií spotřebovanou. Topný faktor jednoduše pomocí čísla označí, jakou bude mít tepelné čerpadlo účinnost. Čím je toto číslo vyšší, tím vyjde provoz čerpadla levněji.
Nejčastěji se pohybuje v rozmezí čísel 2 – 5. Pokud chceme uvést příklad, tak například u čerpadla o výkonu 6 kW, kterému dodáme energii 2 kW bude COP rovno 3, tedy 6:2. Když budeme srovnávat topný faktor, je důležité se vždy zaměřit na čerpadla provozovaná za stejných podmínek, tedy taková, která budou pracovat se shodnou venkovní teplotou.
SCOP
Sezónní topný faktor SCOP je zkratkou anglického Seasonal Coefficient of Performance. Je to důležitý parametr, kterým se udává energetická účinnost tepelného čerpadla. Oproti topnému faktoru COP uvádí SCOP klimatická data, která se liší podle toho, o jakou konkrétní oblast se jedná.
V rámci České republiky jsou většinou hodnoty SCOP stanoveny na základě dat získaných z mírného klimatického pásma. Sezónní topný faktor je ideální způsob, jak vyhodnotit celkovou efektivitu tepelného čerpadla podle celoročního přehledu teplot, tedy nejen na jaře a na podzim, ale i během zimy a léta.
Díky tomu je možné přesně zjistit, jak se bude čerpadlo chovat a snadněji si tak vyberete z bohatého sortimentu na trhu, navíc získáte přehlednější obraz toho, jak hospodárné čerpadlo bude.
Značka tepelného čerpadla
Je dobré zmínit, že tepelné čerpadlo není běžný výrobek, co si jen tak koupíte v jakémkoliv obchodě. V tomto případě je nutné kontaktovat profesionály, konkrétně dodavatele, kteří umí poradit, jaké čerpadlo vybrat, který typ vám bude vyhovovat nejlépe, co vše je potřeba k realizaci stavby atd. K předním dodavatelům patří například firmy Woltair, Schlieger, Tenaur, Viessmann, IVT, Daikin a další.
Cena
Ceny tepelných čerpadel se liší podle typu, výrobce i druhu použité technologie. Finančně náročnější jsou čerpadla země/voda, neboť zde jsou nutné podzemní vrty, u kterých je možné dosáhnout hloubky až dvě stě metrů.
Tepelná čerpadla tak mohou začínat cenově cca na 30 až 50 tisících korunách a končit klidně i na půl milionu korun. Samozřejmě, že se musí započítat také ostatní náklady, tedy za instalaci, zprovoznění a další.
Otázky a odpovědi
Jak tepelné čerpadlo funguje?
Když to vezmeme z obecného hlediska, tak je to stejný princip jako u ledničky, jen je jiný směr tzv. energetického toku. Výparník zajišťuje odběr tepelné energie z okolního prostředí a tu pak předává topnému systému v podobě tepla.
Jaké typy tepelných čerpadel existují?
Dá se říci, že čerpadla odlišujeme podle jednoduchých parametrů, a to způsobem, jakým odebírají energii z okolního prostředí. Tím může být země, vzduch či voda. Podle toho poté dělíme tepelná čerpadla na vzduch/voda, voda/voda a země/voda.
Jaké jsou úspory při použití tepelného čerpadla?
Odhady jsou pouze přibližné, ale podle výpočtů se dá ušetřit až 30 % oproti plynovému vytápění a až 50 % pokud používáme elektrické přímotopy.
Závěr
Výběr vhodného tepelného čerpadla zahrnuje mnoho faktorů, ale tím zásadním co musíte znát, je tepelná ztráta domácnosti. Na základě tohoto údaje se teprve pouštějte do pořízení a ujistěte se, že bude čerpadlo splňovat veškeré požadavky. Vždy chtějte vidět Energetický štítek, bez ohledu na to, o jaký typ tepelného čerpadla se jedná.
S ohledem na růst ceny energií, který momentálně nevypadá, že by měl tendenci se zastavit, je tepelné čerpadlo ideální řešení. Díky němu se můžete z velké části zbavit závislosti na dodavatelích energie. Když to vezmeme z hlediska úspory na vytápění, chlazení domu, ohřevu teplé vody a ještě i zvýhodněné sazby elektrické energie, je možná návratnost investice do tepelného čerpadla během několika let.