Tepelná čerpadla

Značky tepelných čerpadel, které dodáváme

 

Tepelná čerpadla Panasonic, Toshiba, Sinclair a Hokkaido – klikněte na logo pro otevření informací a cen.

panasonic-logo  sinclair-logo  Tepelná čerpadla Toshiba

 

O tepelných čerpadlech

S rostoucími cenami energií přibývá zájemců o vytápění domů tepelným čerpadlem, přestože koupě a instalace systému přijdou na statisíce korun. Základem návratnosti velké investice je správná volba zařízení i dodavatele.

Investice do technicky vyspělého zařízení je vyvážena až postupem let relativně nízkou spotřebou elektrické energie potřebné na provoz tepelného čerpadla.

Mnohý investor si však víc než odhadované návratnosti cení faktu, že se rozhodl pro ekologicky šetrný systém. Seriozní dodavatelé v té souvislosti nepřehánějí ani údaj o životnosti zařízení mnozí neslibují více než dvacet let.

Princip

Funguje podobně jako chladnička: Tepelné čerpadlo jímá teplo ze země, vzduchu nebo vody, a to zpravidla do trubek s proudící nemrznoucí směsí.

Ta přivádí získané teplo do výparníku, kde ho předává další pracovní náplni, tzv. kapalnému chladivu. Přestože se přenos odehrává při nízkých teplotách, zahřátím se speciální chladivo odpařuje, mění skupenství.

Vzniklé páry pak prudce stlačí kompresor. Chladivo stlačené na vysoký tlak poté v další části systému, v kondenzátoru, předává teplo do kapaliny sloužící k vytápění domu či ohřevu vody v zásobníku nebo třeba v bazénu podobně jako kotel nebo jiný ohřívač.

014736

Děje se tak již při podstatně vyšší teplotě než při té, které mělo chladivo ve výparníku, a to právě díky kompresi a fyzikálním zákonitostem, které ji doprovázejí: Stlačením jen trochu ohřátého chladiva v plynném stavu vzroste teplota až na 80 °C.

Expanzní ventil potom opět sníží tlak chladiva na nízkou hodnotu, plynné chladivo zase zkapalní a vrací se zpět do výparníku, aby tu znovu nabralo tepelnou energii. Rychle se opakující cyklus tak přináší teplo z vnějšího prostředí do domu.

Teplo z venkovního vzduchu, země nebo vody

  • Čerpadlo označované vzduch/voda odebírá teplo z okolního vzduchu a předává vodě v topném systému.
  • Zařízení vzduch/vzduch předává teplo vnitřnímu vzduchu v teplovzdušném vytápění nebo klimatizaci.
  • Systémy země/voda a voda/voda umožňují získávat teplo ze země, resp. z vody.

Využít lze i teplo odpadního vzduchu, vod nebo teplých pramenů.

023739

Varianty technologie

Vzdušný zdroj tepla dovoluje tepelné čerpadlo instalovat prakticky všude. Zařízení je dražší než to, které čerpá teplo z hloubkových vrtů. Uvádí se u něj i kratší životnost, asi 15 let. Instalace je ovšem výrazně levnější.

Při výběru zařízení, které využívá vzdušné teplo, se dá volit systém oddělené venkovní a vnitřní části tepelného čerpadla propojené potrubím s chladivem.

Poměrně malý venkovní „chladič“ se umísťuje na zem, stěnu nebo střechu, aby byl co nejblíže vnitřní části a topné soustavě.

Kompletní technologie tepelného čerpadla vzduch/voda může být také umístěna venku. V takovém případě je získané teplo do domu přivedeno již kapalinou topného systému. Toto řešení šetří vnitřní prostor a nezatěžuje ho případným hlukem.

Celé zařízení se dá rovněž umístit dovnitř objektu; sacím a výfukové potrubí pak přivádí a odvádí vzduch. Výhodou tohoto provedení bývá nižší cena.

014732

Instalace do země je sice nákladná, ale ve srovnání se vzdušným čerpadlem vyvážená výhodami: stabilní teplotou zdroje, tím i nízkou spotřebou elektřiny, delší životností i nižšími náklady na údržbu a servis.

Dalším zdrojem tepla je země. Jedno z řešení jeho získání představují hloubkové vrty a v nich uložené plastové trubky s obíhající nemrznoucí kapalinou. Výkonu 10 kW odpovídá 120 až 180 m vrtů, přitom jeden vrt může být hluboký až 150 m.

Odběr zemního tepla obstará též plošný čili horizontální kolektor z plastového potrubí umístěný asi metr pod zemí, kterým proudí nemrznoucí kapalina. Instalace vyžaduje skrývku vrstvy půdy nebo výkopy. Pro tepelné čerpadlo o výkonu 10 kW se uvádí potřeba 250 až 350 m2 pozemku. Ve srovnání s hloubkovými vrty je instalace levnější, zimní chlad však snižuje výkon systému.

O čerpání tepla z vody ve studni lze uvažovat tam, kde je vydatný a jistý zdroj vody. Také její složení a případné filtrování musí být odpvídající, aby výměník fungoval, jak má. Vodu přivádí do systému ponorné čerpadlo, po odebrání tepla je ochlazená voda vedena do druhé – vsakovací – studny, ze které se nesmí dostávat zpět do čerpací studny. Teplota vody ve studni musí být vysoká aspoň 6 °C, aby snesla ochlazení bez nebezpečí zamrznutí.

Také rybník nebo řeka se dá využít jako zdroj tepla. To je z vody odebíráno kolektorem z plastového potrubí s nemrznoucí oběhovou náplní. Provozní náklady navýší poplatky za odběr vody.

Podle čeho vybírat tepelné čerpadlo

Důležitý je topný faktor, označovaný řeckým písmenem ε (epsilon) nebo také zkratkou COP z anglického Coefficient of Performance. Udává teoretický poměr mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou elektrickou energií. Čím je topný faktor vyšší, tím bude tepelné čerpadlo lepší a jeho provoz levnější.

Tepelná čerpadla určená do rodinných domů dosahují obvykle výkonu 4 až 10 kW.

Například tepelné čerpadlo s výkonem 9 kW a spotřebou 3 kW má topný faktor 3. Hodnota říká, že 1 kWh dodané elektrické energie, přinese 3 kWh tepelné energie pro vytápění.

Topný faktor však závisí i na provozních podmínkách a může kolísat. Proto by při výběru tepelných čerpadel měl pomoci odborník pokud možno nezávislý na prodejci. Zvážit je třeba uváděné údaje, cenu, hodí se samozřejmě zkušenosti jiných.

Topný faktor bývá uváděn společně se vstupními a výstupními teplotami kapaliny a podpořen číslem metodické normy. Pro systém vzduch/voda se parametry zpravidla udávají při 2°C/35°C, pro technologii země/voda při 0°C/35°C a pro typ voda/voda je to 10°C/35°C.

014735

Obecně platí, že topný faktor vykazuje příznivější hodnotu, je-li teplota výstupní vody nižší. Proto je výhodnější tepelnými čerpadly vytápět spíš podlahové nebo stěnové topení než radiátory, jejichž efektivita vyžaduje vyšší teplotu oběhové náplně.

Čím vytápět byt − podlahou, stěnami, radiátory?
Systém tepelného čerpadla dokáže ohřát topnou vodu maximálně na 55 °C, a to kvůli vlastnostem chladiva a možnému tlaku kompresoru. Při projektování se však nejčastěji počítá s teplotami vody v otopné soustavě 35 °C; při vyšších klesá úspormost prozu. Právě z tohoto faktu vycházejí doporučovaná řešení vytápění − podlahové, stěnové, případně teplovzdušné si vystačí s nízkou teplotou vody nebo vzduchu.

Kdo hodlá tepelné čerpadlo použít pro radiátory, musí výpočty přizpůsobit nižšímu tzv. teplotnímu spádu 55, resp.45 °C. Zpravidla to znamená použít více topných tělesa nebo s větším objemem, tedy i dražší.

Pro srovnání:

  • Projektování velikosti a rozmístění radiátorů v místnostech počítá až se 75 °C horké vody přitékající z kotle do těles a s 65 °C výstupní vody.
  • Výpočty podlahového či stěnového vytápění nejčastěji vycházejí z teplot topné vody 35 až 45 °C.

Zajímavá je zkušenost stavebníků se zateplenými domy: V nich mnohdy vyhoví potřebám tepelného čerpadla stávající tělesa včetně litinových. Díky tepelné izolaci a menším ztrátám tepla stačí k vytápění rekonstruovaného domu nižší teplota vody v oběhovém systému. Takto se dají uspořit výdaje za instalaci nových topných těles.

014733

V podobných případech, kdy je třeba vyšší (výpočtové i skutečné) teploty vody v otopné soustavě, lze využít dvoustupňová tepelná čerpadla. Další technickou možností je měnič napětí pro pohon kompresoru, který změnou otáček mění výkon tepelného čerpadla podle aktuální venkovní teploty.

Příležitostný elektrokotel, součást systému

Maximální výkon tepelného čerpadla vypočítaný na míru danému objektu bývá ve skutečnosti potřeba několik dní v roce. I tady lze při volbě zařízení uspořit.

Místo dražšího a výkonnějšího čerpadla do systému vytápění zařadíme druhý, příležitostný zdroj tepla, například elektrokotel, plynový kotel apod.

Tepelná čerpadla projektovaná k pokrytí 60 % tepelných ztrát domu fungují zhruba do venkovní teploty kolem -2 °C. Při nižších se automaticky sepne přídavný kotel.

Tímto opatřením také prodloužíme životnost čerpadla, respektive kompresoru, který by extrémní situaci byl velmi zatížen. Některá tepelná čerpadla dokonce mají elektrokotel jako druhý zdroj tepla již zabudován.

Proto ani výše vypočtené tepelné ztráty domu nemusí odpovídat výkonu tepelného čerpadla, nýbrž součtu výkonu různých topidel. Toto řešení sice navýší provozní náklady, ale ve srovnání s investičními výdaji stále zůstane výhodné.

Většina systémů tepelných čerpadel, ve kterých se kompresor podle potřeby spouští a vypíná, akumuluje energii do nádrže nebo do tzv. taktovacího zásobníku, další části zařízení.

023738

Kolik to stojí

Ceny energií rostou, a tak mnozí přemýšlejí, jak snížit výdaje za plyn nebo elektřinu. Jednou z možností je pořízení tepelného čerpadla, a to navzdory jeho vysoké ceně. Před lety byly úvahy o návratnosti investice spíš teorií, se stoupajícími cenami elektřiny, plynu i dalších paliv lze s finanční návratností už počítat.

Existují dokonce lákavé výpočty, které tvrdí, že měsíční splátka tepelného čerpadla v rámci hypotéky se zvýší ani ne o polovinu ušetřených peněz teoreticky vydaných za jiný zdroj energie, což v konečném efektu umožní plátci strávit krásnou dovolenou a ještě o ní vyprávět sousedům, kteří musí zůstat doma, protože jsou závislí na plynu…

Co radí odborníci

Kupovat tepelné čerpadlo výhradně jako komplet s projektem, montáží, zárukou a jistotou budoucího servisu. Díky internetu lze leccos zjistit o dodavateli i dovozci, a nejen na firemních stránkách. Pozor na tzv. nejnižší ceny, zavádějící informace, nadnesené parametry, sliby. Rozhodování usnadní i zkušenosti jiných se značkou nebo dodavatelem čerpadla, s jeho provozem, regulací, hlučností či servisem.

Méně reklamní rozvahy uvádějí, že čerpadlo v rodinném domě ročně uspoří 25 tisíc korun ve srovnání s plynovým kotlem. Při střídmé ceně 200 000 korun to znamená poměrnou návratnost osm let.

Ale koupě tepelného čerpadla a instalace se vším náležitým často vyžaduje vyšší náklady. Snížit je může státní dotace, která pro tepelné čerpadlo typu země/voda, zavedené v rodinném domě činí až 90 000 Kč (dotační kalkulačka).

Faktem je, že s pořízením tepelného čerpadla člověk rázně vstoupí do světa ekologických technologií a energeticky úsporných domů. Systém tepelného čerpadla lze doplnit tzv. řízeným větráním, které spoří energii a zajišťuje optimální výměnu vzduchu. Na čerpadlo s vrty se dá napojit nejen vytápění, ale rovnou celoroční klimatizace.

Autor Jan Tomášek.

Zdroj článku: www.ireceptar.cz